在软件开发中，结合不同编程语言的优势往往可以提升项目的性能与可维护性。
CSnakes 是一个.NET源生成器和运行时，旨在将Python代码和库高效嵌入到C#.NET解决方案中。
它的最大优势在于无需REST、HTTP或微服务的架构设计，能够实现快速的代码调用。
项目地址：
https://github.com/tonybaloney/CSnakes
系统架构图
特性
o 支持.NET 8和9
o 支持Python 3.9~3.13
o 支持虚拟环境和C扩展
o 兼容Windows、macOS和Linux
o 紧密集成NumPy的ndarrays与Spans、2D Spans和TensorSpans（.NET 9）
o 采用Python的C-API快速调用Python代码
o 使用Python类型提示生成与.NET本地类型的函数签名
o 支持CPython 3.13的“自由线程”模式
o 支持嵌套序列和映射类型（tuple、dict、list）
优势
o 使用原生的 Python 类型提示标准，生成干净、可读的 C# 代码，且代码冗余最小。
o .NET 与 Python 的集成通过 C-API 实现，这意味着 Python 版本 3.8-3.13 与 .NET 8-9 之间具有良好的兼容性。
o 集成为低级且高性能。
o CSnakes 使用 CPython C-API，兼容所有 Python 扩展。
o Python 代码和库的调用与 .NET 在同一进程中进行。
入门指南
1. 安装Python
CSnakes需要在你的机器上安装Python，支持版本为3.9-3.13。
嵌入Python的过程需要指定三条路径，而不仅仅是Python可执行文件的路径：
o Python库路径（通常为
python3.dll或libpython3.so）o Python标准库路径（包含标准库的目录）
o Python代码路径
o 可选：虚拟环境路径
为了简化配置，CSnakes提供了常见安装路径的Python定位器作为扩展方法。
2. 配置C#项目
要在C#项目中配置CSnakes，我们需要：
1. 创建一个新的C#项目或打开现有项目。
2. 将Python文件添加到项目中。
3. 在项目文件中将Python文件标记为“附加文件”。
4. 安装CSnakes.Runtime NuGet包。
5. 创建一个Python环境并实例化Python模块。
3. 安装NuGet包
CSnakes包含在一个名为CSnakes.Runtime的NuGet包中。该包包括源生成器和运行时库。
强烈建议使用源生成器以获得最佳体验，但你也可以直接使用运行时库。
4. 添加Python文件
CSnakes使用Python的类型注解生成C#代码。
需要将Python文件添加到项目中，并为想要从C#调用的函数添加类型注解。
例如，我们可以创建一个名为demo.py的文件，其内容如下：
def hello_world(name: str) -> str:
return f"Hello, {name}!"5. 标记文件以供生成
要使CSnakes对Python文件运行源生成器，需要在CSProj文件的XML中将其标记为“附加文件”：
<ItemGroup>
<AdditionalFiles Include="demo.py">
<CopyToOutputDirectory>Always</CopyToOutputDirectory>
</AdditionalFiles>
</ItemGroup>或者在Visual Studio中更改文件的属性，将“生成操作”设置为“Csharp分析器附加文件”。
6. 构建项目
添加Python文件、安装NuGet包并标记文件后，可以使用以下命令构建项目：
dotnet build7. 从C#构建Python环境
CSnakes创建的Python环境是进程级单例，我们可以在整个进程生命周期中使用它。
CSnakes提供了一个主机生成器，便于在C#代码中创建Python环境。
以下是创建Python环境的示例代码：
using CSnakes.Runtime;
using Microsoft.Extensions.DependencyInjection;
using Microsoft.Extensions.Hosting;
using System;
using System.IO;
var builder = Host.CreateDefaultBuilder(args)
.ConfigureServices(services =>
{
var home = Path.Join(Environment.CurrentDirectory, "."); // Python模块路径
services
.WithPython()
.WithHome(home)
.FromNuGet("3.12.4"); // 添加一个或多个Python定位器
});
var app = builder.Build();
var env = app.Services.GetRequiredService(); 8. 使用虚拟环境
CSnakes支持在Python虚拟环境和Conda环境中执行，因为大多数Python项目需要外部依赖。
我们可以使用.WithVirtualEnvironment()方法指定虚拟环境的路径。
如果需要，我们还可以使用.WithPipInstaller()方法在虚拟环境中安装requirements.txt文件中列出的包。
示例代码如下：
services
.WithPython()
.WithVirtualEnvironment(Path.Join(home, ".venv"))
.WithPipInstaller(); // 可选 - 启动时安装requirements.txt中的包9. 从C#.NET调用CSnakes代码
一旦创建了Python环境，我们就可以使用IPythonEnvironment接口从C#调用任何Python函数。
以下是调用demo.py文件中hello_world函数的示例代码：
var env = app.Services.GetRequiredService();
var module = env.Demo();
var result = module.HelloWorld("DHub");
Console.WriteLine(result);
// 输出：Hello, DHub! 结语
CSnakes为.NET开发者提供了强大且灵活的工具，可以在项目中无缝集成Python代码，提升应用的功能与性能。
通过简化Python与.NET的交互过程，CSnakes为开发者创造了更高效的开发体验，值得在未来的项目中深入探索与应用。