Rust与Python混合编程

Rust调用Python
Python调用Rust

微软的一位大牛，在Github上开发了一个Rust模块，名为PyO3。这个模块是Python的Rust绑定，通过它可以实现Rust与Python的混合编程。在这个项目开始的时候，还有一个功能类似的模块叫做rust_cpython，在当时是名气很大的一个项目，后来，rust_cpython的开发者也加入了PyO3项目，PyO3项目吸收了rust_cpython后变得十分强大，它可以在Rust中调用Python的模块，以弥补Rust库的还不足的现实问题，也可以将Rust直接编译成Python的模块，实现为Python加速的目的。

项目的GitHub地址为：https://github.com/PyO3/pyo3。此外，围绕着这个项目，还有一系列周边项目：

rust-numpy：使Rust可以调用numpy来方便的操作数据：https://github.com/PyO3/rust-numpy
setuptools-rust：为Python的SetpuTools编写的Rust扩展，使Python可以安装Rust生成的模块：https://github.com/PyO3/setuptools-rust
maturin：使用setuptools-rust将Rust扩展编译成Python模块还是有些麻烦的。这个库可以简化这个过程，实现0配置的生成Python的Rust扩展：https://github.com/PyO3/maturin

Rust调用Python

在没有进行实际的项目时，不太容易想象Rust在哪里需要调用Python来实现某些功能。这里先用PyO3中的例子来学习一下，知道有这种可能，将来遇到用Rust解决实际问题比较困难的时候，可以将此列为一个选项。

官方的例子是调用Python的sys模块来读取Python的版本号，和使用Python的os模块来读取环境变量：

首先使用cargo生成一个可执行的项目：

cargo new rust_python

在生成的Cargo.toml中的dependencies中添加pyo3依赖：

[dependencies]
pyo3=""

在生成的main.rs中的编写如下代码：

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<()> {
    // 导入sys模块
    let sys = py.import("sys")?;
    // 从调用sys.verson取得Python版本
    let version: String = sys.get("version")?.extract()?;
    // 将os模块导入本地变量字典
    let locals = [("os", py.import("os")?)].into_py_dict(py);
    // 以字符串的形式编写Python代码
    let code = "os.getenv('USER') or os.getenv('USERNAME') or 'Unknown'";
    // 使用Python的eval函数执行Python代码
    let user: String = py.eval(code, None, Some(&locals))?.extract()?;
    println!("Hello {}, I'm Python {}", user, version);
    Ok(())
}

Rust调用Python

Python调用Rust