寫python的c擴展簡介
使用C/C++編寫Python模塊擴展
Python - 用C擴展編程
使用 C 或 C++ 擴展 Python

原因

• 添加額外的非python功能。
• 性能瓶頸的效率提升
• 專有源代碼保密

寫擴展庫的代碼

Extest.c文件包含包含要擴展的C模塊，包含fac()和reverse()函數。
并調試完bug。

#include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <string.h>int fac(int n) {if (n<2) return 1;return n * fac(n-1); }char * reverse(char *s) {register char t, *p = s, *q = s+(strlen(s)-1);while(p<q){t = *p;*p++ = *q;*q-- = t;}return s; }int test() {char s[255];printf("4! == %d\n", fac(4));printf("8! == %d\n", fac(8));printf("12! == %d\n", fac(12));strcpy(s, "abcdef");printf("reversing 'abcdef', we get '%s'\n",reverse(s));strcpy(s, "madam");printf("reversing 'madam', we get '%s'\n",reverse(s));return 0; }

包裝代碼

• 包含python頭文件
• 為每個模塊的每個函數增加一個Pyobject * Module_func()的包裝函數
• 為每個模塊增加一個PyMethodDef ModuleMethods[]的數組
• 增加木塊初始化函數void initModule()

為想被Python環境訪問的函數增加一個靜態變量，函數的返回值類型為PyObject*，函數名前要加上模塊名和一個下劃線。比如Extest模塊的fac函數，創建包裝函數Extest_fac()。這樣可以在python中import Extest，然后調用Extest.fac()。

包裝函數就是把Python的值傳遞給C，然后調用C函數處理。當處理完成返回給python的時候，把函數的計算結果轉換成python對象，返回給python。

從python到C的轉換用PyArg_Parse*系列函數。從C轉到python的時候，就用Py_BuildValue()函數。

PyArg_Parse系列函數用法跟C的sscanf 函數很像，接受一個字符串流，根據一個指定格式字符串進行解析，把結果放入到相應的指針所指的變量中。返回值為1表示解析成功，返回值為0表示失敗。
Py_BuildValue的用法跟sprintf函數很像，把所有的參數按格式字符串所指定的格式轉換成一個python對象。

函數描述

int PyArg_ParseTuple()	把python傳過來的參數轉為C
int PyArg_ParseTupleAndKeywords()	把python傳過來的參數轉為C，但是同時解析關鍵字參數
PyObject *Py_BuildValue()	把C的數據轉為python的一個對象或一組對象，然后返回

python和C數據轉換的格式符號

format codepython typec type

s	str	char *
z	str/None	char * /NULL
i	int	int
l	long	long
c	str	char
d	float	double
D	complex	Py_Complex *
O	(any)	PyObject *
S	str	PyStringObject

// 包裝函數 static PyObject * Extest_fac(PyObject * self, PyObject * args) {int res;int num;PyObject * retval;res = PyArg_ParseTuple(args, "i", &num);if (!res){return NULL;}res = fac(num);retval = Py_BuildValue("i", res);return retval; }static PyObject * Extest_doppel(PyObject *self, PyObject * args) {char * orig_str;char * dupe_str;PyObject * retval;if(!PyArg_ParseTuple(args, "s", $orig_str)) return NULL;retval = Py_BuildValue("ss", orig_str, dupe_str=reverse(strdup(orig_str)));free(dupe_str);return retval; }static PyObject * Extest_test(PyObject * self, PyObject *args) {test();return Py_BuildValue(""); }

‘ss’格式讓Py_BuildValue()函數生成了一個包含兩個字符串的tuple。

C代碼中注意內存泄露。復制字符串后在函數退出前要釋放。
為每個模塊增加PyMethodDef ModuleMethods[]數組
完成包裝函數后，需要把函數列在某個地方，編譯python解釋器能夠導入并調用。
這是個二維數組，里面每個數組包含一個函數，最后放一個NULL數組表示列表的結束。

// 模塊的方法數組PyMethodDef ModuleMethods[] //METH_VARARGS常量表示參數以tuple形式傳入.如果使用PyArg_ParseTupleAndKeywords()函數解析命名 //參數需要使用METH_VARARGS與METH_KEYWORDS常量進行邏輯與運算。 static PyMethodDef ExtestMethods[]{{"fac", Extest_fac, METH_VARARGS},{"doppel", Extest_doppel, METH_VARARGS},{'test', Extest_test, METH_VARARGS}{NULL, NULL}, }

增加模塊初始換函數void initModule()
調用Py_InitModule()函數，并把模塊名和ModuleMethods[]數組的名字穿進去。

//增加模塊初始化函數void initModule() void initExtest() {Py_InitModule("Extest", ExtestMethods); }

編譯

• 創建setup.py
• 通過運行setup.py來編譯和連接代碼
• 從python中導入擴展模塊

創建setup.py，編譯主要由setup()函數完成。這個函數調用之前的所有代碼。每個擴展模塊需要一個Extension實例。
Extension(MOD,sources=['Extest.c'])
名字為模塊名，sources參數是所有源代碼的文件列表。
setup()函數第一個參數表示要編譯哪些東西，一個列表列出要編譯的對象。

from distutils.core import setup, ExtensionMOD = 'Extest' setup(name=MOD, ext_modules=[Extension(MOD,sources=['Extest.c'])])

編譯和連接代碼
運行setup.py build命令可以開始編譯我們的擴展了。

$python setup.py build

導入和測試
擴展會被創建在運行setup.py腳本所在的目錄下的build/lib.*目錄下。可以切換到哪個目錄中測試新木塊，也可以使用命令安裝到python中

$python setup.py install

然后就可以在python中導入和使用模塊中的函數了。

總結

以上是生活随笔為你收集整理的python基础-C扩展的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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