本日は

C/C++ から Pythonを呼ぶ方法としてCythonを使う方法を紹介です．

高速化のためにPythonで外堀を書いてCoreな部分をC/C++ということをするというのはよくあります．今回はその逆です．逆のって公式ドキュメント以外あまりてがかりがないのよね・・・．ありましたら教えてくださいましOTL.

（追記：Mac版書きました．）

C/C++ から Cython によって生成されたコードを呼び出す(Mac版)

環境

OSはVisual Studio を使うためWindowsを用います．
IDE Visual Studio 2017 Community
- 特にCommunity, 2017で限る必要はないです．2013でも行けたので2015でもOKだと思います．
Python3.5.4（Miniconda3)
Cython 0.26

Visual Studioによる環境作成

ソルーション作成

Visual C++ -> 空のプロジェクトを選択->とりあえずOKボタンを押す．これで空のプロジェクトを生成できます．ソルーションおよび最初に作られるプロジェクト名はProject1となっています．

ソースファイルにコードを追加

Ctrl+Shift+Aで空のC++ファイルを追加．デフォルト名はSource.cppとなっていますが，そのまま使用．
後でSource.cppにコードを書いていきます．いまは白紙のままで放置します．

Python の場所を知る

ここからは各自の環境依存になるので注意です．

読者はPythonをよく使っている方だと思うので自分がどのPythonを使っているかはご存知だと思います．とはいえ，確認してみましょう．

コマンドプロンプトを開いて

> where python

を実行します．私の場合はC:\ProgramData\Miniconda3\python.exe でした．

C:\ProgramData\Miniconda3に移動しましょう．
下の写真では include と libs を選択しています．

このディレクトリのパスを次に使うのでメモしておいてください．

プロパティ編集

プロパティー＞VC++ディレクトリー＞インクルードディレクトリに上でメモしたincludeのフルパスを追加．
私の場合は C:\ProgramData\Miniconda3\include
です．

プロパティー＞VC++ディレクトリー＞インクルードディレクトリに上でメモしたlibsのフルパスを追加．
私の場合は C:\ProgramData\Miniconda3\libs
です．

下の図で囲んだ赤枠のようにしましょう．
あと，プラットフォームはｘ６４にしておきます．

debug binaries, debugging symbols の導入

公式のPythonのホームページからインストーラをゲットしてインストーラーを起動します．
Customize installationをクリックしてNextボタンをクリック．

download debug binaries, debugging symbols にチェックを入れます．
このPythonをメインに用いない場合はPATHの追加は不要です．

ビルドチェック

Source.cppに次を記述

source.cpp

#include<Python.h>
int main() {
    Py_Initialize();
    printf("Hello");
    Py_Finalize();
    return 0;
}

releaseモードでビルド出来たらひとまずOK．Python.hがないよーとか怒られたらインクルードディレクトリの追加が失敗しています．落ち着いて設定しなおしましょう．

そしてデバッグモードではpython35_d.libと同名のDLLなるものが必要なのでそれを入手する必要があります．

I cannot find python35_d.lib

上記のスタックオーバーフローを参考にPython公式ページからPython３のインストーラーを起動してオプションで"download debug binaries"を選択すると入手できます．探してみましょう．

Cythonコード作成

上で作成したSource.cppと同階層に次を作ります．

setup.py
cytest.pyx

各々のコードは次の通りです．

setup.py

from distutils.core import setup 
from Cython.Build import cythonize

setup(ext_modules=cythonize("cytest.pyx"))

cytest.pyx

from libc.stdio cimport printf

cdef public struct Point:
    double x
    double y

cdef public Point DoubleCoord(Point p):
    cdef Point q
    q.x=2*p.x
    q.y=2*q.x
    printf("q.x=%f, q.y=%f\n",q.x,q.y)
    return q

とりあえず頂点構造体を定義して座標を2倍にして返す関数をCythonで作りました．

setup

コマンドプロンプトを開いてCythonコードをビルドしましょう．

> python setup.py build_ext --inplace

生成コード追加

このときに生成される
cytest.c cytest.hをVisual Studioのソースファイルとヘッダーファイルに各々追加します．

Source.cpp 編集

Source.cpp

#include<Python.h>
#include<stdio.h>
#include "cytest.h"

int main() {
    Py_Initialize();
    struct Point p;
    p.x = 3.5;
    p.y = 7.0;
    struct Point q = DoubleCoord(p);
    printf("q.x=%f,q.y=%f", q.x, q.y);
    Py_Finalize();
}

ここまでの成果物としてVisual Studio上では下図のようになっているはずです．

実行すると次のようになります．

最後に

大変だーね・・・．
リファレンスとして

Interfacing with External C Code

を挙げておきます．

C/C++ から Cython によって生成されたコードを呼び出す(Windows版)

本日は

環境