Cython

Cython是Python编程语言和扩展 Cython 编程语言（基于Pyrex）的优化静态编译器。 它使得为 Python 编写 C 扩展就像 Python 本身一样容易。这允许编译器从 Cython 代码生成C代码。
显而易见的是，它能将python代码翻译为C代码，然后生成符合Python/C API的动态链接库。这样就能更好的保护你的python源码不被破解。例如你的代码包含了核心的量化交易策略。将其转为机器语言才能更好的保护你的核心代码。另外一方面，Cython也带来了一些扩展，使得你可以通过添加静态类型声明，将原本的python代码的性能逼近纯C语言的性能。

使用Cython

众所周知，Python的for循环是非常慢的，我们来使用Cpython来生成二进制库以及加快for循环的速度。(这不是我的主要目的，我的目的是将其转为C语言代码，然后进行编译，来加强保密性)。

import time

z = 0
start = time.time()
for i in range(1000):
    for j in range(1000):
        for k in range(1000):
            z += 1
print(z)
end = time.time()
print(int(end-start))

代码非常简单，使用标准解释器Cpython来执行这段代码，在我的环境下，大约是75秒左右；而使用pypy大约是2秒，将这段代码使用C语言（如下所示）改写之后，大约也是2秒左右。

#include<stdio.h>
#include<time.h>

int main()
{
    time_t now;

    time_t start = time(&now);

    int z = 0;
    for(int i = 0; i < 1000; i++)
    {
        for (int j = 0; j < 1000; j++)
        {
            for (int k = 0; k < 1000; k++)
            {
                z++;  
            }
            
        }
        
    }
    time_t end = time(&now);
    printf("%d\n", z);

    printf("%ld", end-start);
    return 0;
}

所以，pypy确实能在某些方面加快python的执行速度。但是上面的代码直接使用Cython生成二进制动态链接库依旧非常慢，需要使用Cython的语法进行改写。文件命名为xxx.pyx即可。如下所示：

import time
import cython

cdef double start = time.time()
def func(int N):
    cdef int z = 0
    for i in range(N):
        for j in range(N):
            for k in range(N):
                z += 1
    print(z)

cdef int N = int(input('please input:'))
func(N)
cdef double end = time.time()
print(int(end-start))

主要是进行了动态类型声明，这样就可以省去python中对类型的判断，这样就可以大大加快速度。好了，下面演示如何使用Cython生成二进制文件。

Cython生成二进制文件

我们来将上面的Cython代码来生成二进制文件。

  1. 安装Cython
pip3 install cython
  1. 编写生成二进制文件的代码
    这部分非常简单，我们创建一个名为setup.py的文件，其中内容如下所示：
from distutils.core import setup
 from Cython.Build import cythonize

 setup(
     # module_list是你需要编译为二进制的模块列表，language_level=3是指定python版本是python3
     ext_modules = cythonize(module_list=["test.pyx"], language_level=3)
     
 )
  1. 在命令行执行上述的setup.py代码
    命令格式如下所示：
python3 setup.py build_ext --inplace

这时候，你会得到一个名为xxx.cpython-xx-x86_64-linux-gnu.so的文件，该文件是符合Python C API规范的，你可以直接在你的python文件中import它来进行使用。(需要注意的是，生成的动态链接库应该符合Linux下动态链接库的命名规则，因此你需要给文件重命名。关于Linux下动态链接库的内容，可以参考动态链接库)

实际上，你还会看到当前目录下会生成build目录以及xxx.c的文件；进入build目录，你会看到生成的.o中间文件。而我们使用GCC也可以直接编译xxx.c，这说明Cython确实是直接将Python代码转为标准C语言代码。

编译命令如下：

gcc -c tes.c -I /usr/include/python3.8/ -shared -fPIC -o tes.so

因为<Python.h>这个头文件不在C语言的标准搜索路径下面，因此需要-I指定其标准搜索路径为/usr/include/python3.8；其它参数意义可以参考动态链接库和GCC编译器基本使用方法

总结

本文最主要的目的是提供一个加密python代码的手段，关于使用Cython提高代码运行速度的方式，请参考Cython文档