PyO3Python 解释器的 Rust 绑定-轻识

PyO3 是 Python 的 Rust 绑定，可以用 Rust 语言对 Python 加速。这包括用 Rust 语言运行 Python 代码并与之交互，以及直接编写原生 Python 模块。

PyO3 一开始只是作为 rust-cpython 的分支出现, 后来由于 rust-cpython 缺乏维护, PyO3 开始在 Rust 社区流行, 随着时间推移 PyO3 与 rust-cpython 有了根本的差异。由于导出包使用 Rust 语言开发，以及 Rust 语言速度快且内存利用率极高，因此在运行效率及性能上优于同等 Python 实现模块。

用法：

PyO3 支持 Python 2.7 和 Python 3.6 及更高版本，Rust 最低版本要求则是 1.45.0。

对于使用 Python 3.6 的用户而言，也可以使用 PyPy 进行构建（通过 cpyext），PyPy 版本要求为 7.3 及以上。详情可以参阅指南中的 pypy 部分。

安装完成之后，就可以在 Rust 中编写原生 Python 模块，也可以在 Rust 二进制文件中使用 Python。

在部分操作系统上，如 Ubuntu 18.04，则需要依赖一些其他软件包所提供的环境，针对这些系统需要运行以下命令：

sudo apt install python3-dev python-dev

在 Python 使用 Rust：

PyO3 可用于生成本地 Python 模块。

Cargo.toml

[package]
name = "string-sum"
version = "0.1.0"
edition = "2018"

[lib]
name = "string_sum"
# "cdylib" is necessary to produce a shared library for Python to import from.
#
# Downstream Rust code (including code in `bin/`, `examples/`, and `tests/`) will not be able
# to `use string_sum;` unless the "rlib" or "lib" crate type is also included, e.g.:
# crate-type = ["cdylib", "rlib"]
crate-type = ["cdylib"]

[dependencies.pyo3]
version = "0.13.1"
features = ["extension-module"]

src/lib.rs

use pyo3::prelude::*;
use pyo3::wrap_pyfunction;

/// Formats the sum of two numbers as string.
#[pyfunction]
fn sum_as_string(a: usize, b: usize) -> PyResult<String> {
    Ok((a + b).to_string())
}

/// A Python module implemented in Rust.
#[pymodule]
fn string_sum(py: Python, m: &PyModule) -> PyResult<()> {
    m.add_function(wrap_pyfunction!(sum_as_string, m)?)?;

    Ok(())
}

在 Windows 和 Linux 上，可以使用命令cargo build --release正常构建。在 macOS 上，则需要设置其他链接器参数。一种选择是使用cargo rustc --release -- -C link-arg=-undefined -C link-arg=dynamic_lookup进行编译，另一种方法是使用以下命令创建一个.cargo/config：

[target.x86_64-apple-darwin]
rustflags = [
  "-C", "link-arg=-undefined",
  "-C", "link-arg=dynamic_lookup",
]

[target.aarch64-apple-darwin]
rustflags = [
  "-C", "link-arg=-undefined",
  "-C", "link-arg=dynamic_lookup",
]

在开发时，

https://unsplash.com/collections/97745155/
https://unsplash.com/collections/55327332/
https://unsplash.com/collections/18738157/
https://unsplash.com/collections/83253510/
https://unsplash.com/collections/85028995/
https://unsplash.com/collections/73694405/
https://unsplash.com/collections/73980211/

可以符号链接或复制（符号链接 symlink，又称软连接）并重新命名目标文件夹的共享库；在 macOS 中，将libstring_sum.dylib重命名为string_sum.so，在 Windows 上将libstring_sum.dll重命名为string_sum.pyd以及在 Linux 上将libstring_sum.so重命名为string_sum.so。然后在同一文件夹中打开一个 Python shell，就能够进行import string_sum操作。

可以使用 maturin 或 setuptools-rust 来构建、测试和发布你创建的 Python 模块。具体的 setuptools-rust 示范用例可以在 examples / word-count 中找到，而 maturin 则无需任何配置即可直接使用。

在 Rust 使用 Python：

如果你想要用 Rust 应用程序在内部创建一个 Python 解释器并使用它来运行Python代码，那么将pyo3按照如下方式添加进Cargo.toml：

[dependencies.pyo3]
version = "0.13.1"
features = ["auto-initialize"]

示例程序显示了sys.version的值和当前用户名：

use pyo3::prelude::*;
use pyo3::types::IntoPyDict;

fn main() -> Result<(), ()> {
    Python::with_gil(|py| {
        main_(py).map_err(|e| {
          // We can't display Python exceptions via std::fmt::Display,
          // so print the error here manually.
          e.print_and_set_sys_last_vars(py);
        })
    })
}

fn main_(py: Python) -> PyResult<()> {
    let sys = py.import("sys")?;
    let version: String = sys.get("version")?.extract()?;
    let locals = [("os", py.import("os")?)].into_py_dict(py);
    let code = "os.getenv('USER') or os.getenv('USERNAME') or 'Unknown'";
    let user: String = py.eval(code, None, Some(&locals))?.extract()?;
    println!("Hello {}, I'm Python {}", user, version);
    Ok(())
}

更多关于 PyO3 的示例，可以查看官方指南。