파이썬 - Cython 기본 예제 및 컴파일
Cython은 프로그래밍 언어인데요, 이름에서 의미하듯이 "C + Python"에 준하는 성격을 갖습니다. 구문은 대체로 파이썬으로 유지되는데 C 언어와 상호 연동할 수 있는 다양한 방법을 제공합니다. 즉, 파이썬의 쉬운 구문을 장점으로 유지하면서 컴파일을 C 언어 수준으로 제공하는데, 이를 통해 성능이 요구되는 부분을 Cython으로 포팅해 확장 모듈로 제공할 수 있습니다.
간단하게 실습을 해볼까요? ^^
이를 위해 우선 Cython 모듈을 설치한 다음,
$ python3 -m pip install Cython
Collecting Cython
Downloading cython-3.1.0-cp38-cp38-manylinux_2_17_x86_64.manylinux2014_x86_64.whl (3.2 MB)
|████████████████████████████████| 3.2 MB 5.0 MB/s
Installing collected packages: Cython
Successfully installed Cython-3.1.0
예제 정도 수준의 (관례상 pyx 확장자를 갖는) Cython 소스 코드를 만들고,
# my_test.pyx
def sum(int a, int b):
return a + b
이것을 컴파일하는 setup.py를 작성합니다.
# setup.py
from distutils.core import setup
from Cython.Build import cythonize
setup( ext_modules = cythonize("my_test.pyx") )
마지막으로 저 setup.py를 실행해 주면,
$ python3 setup.py build_ext --inplace
Compiling my_test.pyx because it changed.
[1/1] Cythonizing my_test.pyx
running build_ext
building 'my_test' extension
creating build
creating build/temp.linux-x86_64-3.8
x86_64-linux-gnu-gcc -pthread -Wno-unused-result -Wsign-compare -DNDEBUG -g -fwrapv -O2 -Wall -g -fstack-protector-strong -Wformat -Werror=format-security -g -fwrapv -O2 -g -fstack-protector-strong -Wformat -Werror=format-security -Wdate-time -D_FORTIFY_SOURCE=2 -fPIC -I/usr/include/python3.8 -c my_test.c -o build/temp.linux-x86_64-3.8/my_test.o
x86_64-linux-gnu-gcc -pthread -shared -Wl,-O1 -Wl,-Bsymbolic-functions -Wl,-Bsymbolic-functions -Wl,-z,relro -g -fwrapv -O2 -Wl,-Bsymbolic-functions -Wl,-z,relro -g -fwrapv -O2 -g -fstack-protector-strong -Wformat -Werror=format-security -Wdate-time -D_FORTIFY_SOURCE=2 build/temp.linux-x86_64-3.8/my_test.o -o /mnt/c/temp/my_test.cpython-38-x86_64-linux-gnu.so
// 이하 의존성 및 symbol 확인
$ ldd my_test.cpython-38-x86_64-linux-gnu.so
linux-vdso.so.1 (0x00007ffc41fb6000)
libc.so.6 => /lib/x86_64-linux-gnu/libc.so.6 (0x00007f5bbf992000)
/lib64/ld-linux-x86-64.so.2 (0x00007f5bbfba7000)
$ nm my_test.cpython-38-x86_64-linux-gnu.so | grep sum
0000000000008959 r __pyx_k_sum
000000000000b800 d __pyx_mdef_7my_test_1sum
0000000000006290 t __pyx_pw_7my_test_1sum
구문은 파이썬 구문이지만, 내부적으로 gcc 컴파일러를 거칠 수 있도록 C 언어로 변환됩니다. 따라서, 당연히 C 언어를 빌드했을 때처럼 ./build/temp.linux-x86_64-3.8/my_test.o 이름의 object 파일과 "my_test.cpython-38-x86_64-linux-gnu.so"라는 이름의 공유 라이브러리 파일이 생성됩니다.
끝입니다. 이제 Python에서 해당 모듈을 import해 사용할 수 있습니다.
$ python3
Python 3.8.10 (default, Mar 18 2025, 20:04:55)
[GCC 9.4.0] on linux
Type "help", "copyright", "credits" or "license" for more information.
>>> import my_test
>>> my_test.sum(5, 6)
11
>>> print(my_test.__file__)
/mnt/c/temp/my_test.cpython-38-x86_64-linux-gnu.so
사실 복잡한 수준으로 확장 기능을 제공해야 한다면 Cython보다는 직접 C/C++ 언어로 만드는 것이 더 쉬울 수 있습니다. 단지, 기존 Python으로 작성한 코드 중 성능을 요구해야 한다면 점진적으로 Cython으로 포팅할 수 있다는 장점이 무척이나 매력적인 언어라고 할 수 있겠습니다. ^^
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