rustimport：使用 Rust 加速 Python 的最简单方法


如果你想加速一些现有的 Python 代码，用 Rust 编写编译扩展可能是一个很好的选择：

  • 在许多情况下，Rust 代码的运行速度比 Python 快得多。
  • Rust 可以防止 C、C++ 和 Cython 代码中经常出现的大多数内存管理错误。
  • 可用的第三方 Rust 包生态系统正在不断增长，与 C 和 C++ 不同，它还有内置的包管理器和构建系统。

rustimport是一个库，它可以轻松地在 Python 中导入导入独立的 Rust 文件（目前仅在 Linux 和 macOS 上）。

先决条件
rustimport动态编译 Rust 代码，因此您需要在计算机上安装 Rust 编译器。这不是您最终打包的库或应用程序想要的，但我们的用例是原型设计，无论如何您都需要编译器。

您还需要进行rustimport安装，例如pip install rustimport在 virtualenv 或 Conda 环境中运行。

Rust 中实现斐波那契数列：

// rustimport:pyo3

// PyO3 is a Rust library for writing Python extensions;
// we'll import its most commonly used APIs. 
rustimport自动为你导入pyo3
use pyo3::prelude::*;

#[pyfunction]  //暴露函数给Python
fn fibonacci(number: u64) -> u64 {
    if number == 0 {
        return 0;
    }
    if number == 1 {
        return 1;
    }
    let mut prevprev = 0;
    let mut prev = 1;
    let mut current = 1;
    for _ in 0..(number - 1) {
        current = prevprev + prev;
        prevprev = prev;
        prev = current;
    }
    current
}

rustimport可以让你导入 Rust 文件；你所要做的就是import rustimport.import_hook：

In [2]  import rustimport.import_hook

In [3]: from rustfib import fibonacci
    Updating crates.io index
  Downloaded proc-macro2 v1.0.64
  Downloaded 1 crate (44.8 KB) in 0.32s
   Compiling target-lexicon v0.12.8
   Compiling autocfg v1.1.0
...
   Compiling pyo3-macros v0.18.3
   Compiling rustfib v0.1.0 (/tmp/rustimport/rustfib-7eb3578b36e7d1e44917eae13823c3f8/rustfib)
    Finished dev [unoptimized + debuginfo] target(s) in 10.13s
In [4]: fibonacci(50)
Out[4]: 12586269025

我们刚刚导入了一个 Rust 文件，它会自动编译，然后我们运行代码！
如果我们查看目录中的文件，我们可以看到创建了一个新的已编译的 Python 扩展：

$ ls
rustfib.cpython-311-x86_64-linux-gnu.so  rustfib.rs

此时我们不需要导入rustimport.import_hook：我们可以只导入扩展，因为它已经编译了：

$ python -c "import rustfib; print(rustfib.fibonacci(10))"
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工作方式
rustimport以多种不同的方式减少您的努力。
首先，rustimport.import_hook将挂接到Python的导入系统；当它看到具有相关名称的 Rust 文件时，它会将其编译为 Python 扩展，然后导入它。为了防止您随机导入现有的任何 Rust 文件，您需要在文件顶部添加特殊注释：
// rustimport:pyo3

其次，用 Rust 编写 Python 扩展的典型方式是使用名为PyO3的第三方库。在正常的 Rust 设置中，您必须添加pyo3依赖项；
而上面代码中 // rustimport: pyo3告诉你rustimport自动为你做这件事。

第三，一个普通的PyO3扩展需要你有一个模块初始化函数，在这里你需要注册函数。在我们的例子中可能是这样的

// This is optional if you're using rustimport:
#[pymodule]
fn rustfib(_py: Python<'_>, m: &PyModule) -> PyResult<()> {
    m.add_function(wrap_pyfunction!(fibonacci, m)?)?;
    Ok(())
}

rustimport 会自动为您生成这些代码。如果#[pyfunction]和#[pyclass]的默认支持不够，您可以自己编写。

第四，你不需要编写或生成Cargo.toml文件，大多数Rust包都需要。