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c++调用python
要搞明白如何让python调用C/C++代码(也就是写python的extension),你需要征服手册中的Extending embedding厚厚的一章。在昨天花了一个小时看地头晕脑胀,仍然不知道如何写python的extension后,查阅了一些其他书籍,最终在Python Programming On Win32书中找到了教程。 1. 首先要明白的是,所谓的python扩展(也就是你提供给python的c/c++代码,不一定是c/c++代码,可以是其他语言写的代码)是一个dll,并且这个dll放在本机python安装目录下的DLLs目录下(譬如我机器上的路径是:F:/Program Files/Python25/DLLs),假如我们接下来要写的扩展module名为mb,python调用的代码为:import mbmb.showMsg("Python's really amazing, I kindda love it!") 2. 搭建环境,我们要使用python提供的c头文件和lib库来进行扩展的开发。 在vs 2005下点击菜单 "工具"-"选项", 打开选项对话框,选择"项目和解决方案-VC++目录", 然后在右边"显示以下内容的目录"得comboBox上选择"包含文件”,添加python的include目录(我的机器上是"F:/Program Files/Python25/include"),然后选择库文件,添加python的libs目录(我的机器上是"F:/Program Files/Python25/libs")。 既然扩展是一个dll,接下来我们要建立一个“动态链接库”工程,然后开始写代码: #include python.h //python.h是包含python一些定义的头文件,在python的include目录下/*我的python版本是2.5, 因为安装python后它没提供debug下的lib库文件,因此你必须生成release版的dll, 想要生成dll版本的,你要到python官网上自己去下载python源代码,当然你可以继续生成release版本的dll,但dll中包含调试信息*/#pragma comment(lib, "python25.lib")//先不管static PyObject* mb_showMsg(PyObject* self, PyObject *args);/*如果你的扩展是mb,那么必须实现一个initmb函数,并且从dll中导出这个函数,但我们在python中调用import mb时,python会去dll里去调用 extern "C" __declspec(dllexport) void initmb(){/*当调用mb.showMsg("Python's really amazing, I kindda love it!")时, 相当于你告诉python我有一个showMsg函数,我们怎么告诉python去调用我们dll里的mb_showMsg函数呢?技巧就是下面的方式,定义一个字典数据结构,key = showMsg, value =mb_showMsg,METH_VARARGS是函数调用方式,仔细查手册吧*/static PyMethodDef mbMethods[] = { {"showMsg", mb_showMsg, METH_VARARGS}, {NULL, NULL, NULL} /*sentinel,哨兵,用来标识结束*/};//告诉python我们的模块名叫mb, 模块包含的函数都在mbMethods字典里 PyObject *m = Py_InitModule("mb", mbMethods);}/*接下来实现核心功能showMsg*///第一个self参数我们用不着,具体查手册,第二个参数是python传给我们的参数,它是一个python的参数tuple static PyObject* mb_showMsg(PyObject* self, PyObject *args){//我们的showMsg函数需要的是一个字符串参数 const char* msg = NULL;/*调用特殊参数解码python传递给我们的参数,s是string,我们传递接收参数的变量地址, 如果你的功能函数需要两个参数,在PyArg_parseTuple后面继续添加接受参数的变量地址, 这个函数的原型是类似printf的不定参数的形式 PyAPI_FUNC(int) PyArg_ParseTuple(PyObject *, const char *, ...);*/if (!PyArg_ParseTuple(args, "s", msg)) return NULL;//调用MBint r = ::MessageBox(NULL, "hello", "Caption:Form C module", MB_ICONINFORMATION | MB_OK);//返回值return Py_BuildValue("i", r);}将上面这段混杂着大量注释的代码拷贝到你的编辑器里,然后编译生成mb.dll,修改后缀成mb.pyd,然后拷贝到python的DLLs目录下,打开idle(python的交互程序),写入代码:import mbmb.showMsg("Python's really amazing, I kindda love it!")
请采纳。
如何让python调用C和C++代码
如何让python调用C和C++代码
安装python后,会有一个chm格式的python手册。要搞明白如何让python调用C/C++代码(也就是写python的 extension),你需要征服手册中的
Extending embedding厚厚的一章。在昨天花了一个小时看地头晕脑胀,仍然不知道如何写python的extension后,查阅了一些其他 书籍,最终在Python Programming On Win32书中找到了教程。
下面记录一下如何在visual studio 2005中,写一段C/C++的MessageBox代码,然后提供后python调用,最后的结果当然是显示一个MessageBox.
1. 首先要明白的是,所谓的python扩展(也就是你提供给python的c/c++代码,不一定是c/c++代码,可以是其他语言写的代码)是一个 dll,并且这个dll放在本机python安装目录下的DLLs目录下(譬如我机器上的路径是:F:\Program Files\Python25\DLLs),假如我们接下来要写的扩展module名为mb,python调用的代码为: import mb
mb.showMsg("Python's really amazing, I kindda love it!")
python怎么找到我们的mb模块呢?就是上面说的,我们要生成一个mb.dll,然后拷贝到Dlls目录下面,为了区别普通的dll和python专用扩展的dll,我们的 mb.dll修改成mb.pyd(python dll)
2. 搭建环境,我们要使用python提供的c头文件和lib库来进行扩展的开发。 在vs 2005下点击菜单 "工具"-"选项", 打开选项对话框,选择"项目和解决方案-VC++目录", 然后在右边"显示以下内容的目录"得comboBox上选择"包含文件”,添加python的include目录(我的机器上是"F:\Program
Files\Python25\include"),然后选择库文件,添加python的libs目录(我的机器上是"F:\Program Files\Python25\libs")。
既然扩展是一个dll,接下来我们要建立一个“动态链接库”工程,然后开始写代码:
#include python.h //python.h是包含python一些定义的头文件,在python的include目录下 /*
我的python版本是2.5, 因为安装python后它没提供debug下的lib库文件,因此你必须生成release版的dll,
想要生成dll版本的,你要到python官网上自己去下载python源代码,当然你可以继续生成release版本的dll,但dll中包含调试信息
*/
#pragma comment(lib, "python25.lib")
//先不管
static PyObject* mb_showMsg(PyObject* self, PyObject *args); /*
如果你的扩展是mb,那么必须实现一个initmb函数,并且从dll中导出这个函数,但我们在python中调用import mb时,python会去dll里去调用
initmb函数,这个函数告诉python我们有些什么函数,该怎么告诉python我们有一个showMsg函数呢?下面详解 */
//必须extern "C"下,这样不会在C++编译器里不会更改掉导出的函数名字,我第一次就犯了这样的错误
extern "C" __declspec(dllexport) void initmb() { /*
当调用mb.showMsg("Python's really amazing, I kindda love it!")时, 相当于你告诉python我有一个showMsg函数,我们怎么告诉python去调用我们dll里的mb_showMsg函数呢?技巧就是下面的方式, 定义一个字典数据结构,key = showMsg, value =mb_showMsg,METH_VARARGS是函数调用方式,仔细查手册吧 */
static PyMethodDef mbMethods[] = { {"showMsg", mb_showMsg, METH_VARARGS},
{NULL, NULL, NULL} /*sentinel,哨兵,用来标识结束*/ };
//告诉python我们的模块名叫mb, 模块包含的函数都在mbMethods字典里 PyObject *m = Py_InitModule("mb", mbMethods); } /*
接下来实现核心功能showMsg */
//第一个self参数我们用不着,具体查手册,第二个参数是python传给我们的参数,它是一个python的参数tuple
static PyObject* mb_showMsg(PyObject* self, PyObject *args) {
//我们的showMsg函数需要的是一个字符串参数 const char* msg = NULL; /*
调用特殊参数解码python传递给我们的参数,s是string,我们传递接收参数的变量地址,
如果你的功能函数需要两个参数,在PyArg_parseTuple后面继续添加接受参数的变量地址,
这个函数的原型是类似printf的不定参数的形式
PyAPI_FUNC(int) PyArg_ParseTuple(PyObject *, const char *, ...); */
if (!PyArg_ParseTuple(args, "s", msg)) return NULL;
//调用MB
int r = ::MessageBox(NULL, "hello", "Caption:Form C module", MB_ICONINFORMATION | MB_OK);
//返回值
return Py_BuildValue("i", r); }
将上面这段混杂着大量注释的代码拷贝到你的编辑器里,然后编译生成mb.dll,修改后缀成mb.pyd,然后拷贝到python的DLLs目录下,打开idle(python的交互程序),写入代码: import mb
mb.showMsg("Python's really amazing, I kindda love it!")
可以看到弹出来一个MessageBox。
如何实现 C/C++ 与 Python 的通信
属于混合编程的问题。较全面的介绍一下,不仅限于题主提出的问题。
以下讨论中,Python指它的标准实现,即CPython(虽然不是很严格)
本文分4个部分
C/C++ 调用 Python (基础篇)— 仅讨论Python官方提供的实现方式
Python 调用 C/C++ (基础篇)— 仅讨论Python官方提供的实现方式
C/C++ 调用 Python (高级篇)— 使用 Cython
Python 调用 C/C++ (高级篇)— 使用 SWIG
练习本文中的例子,需要搭建Python扩展开发环境。具体细节见搭建Python扩展开发环境 - 蛇之魅惑 - 知乎专栏
1 C/C++ 调用 Python(基础篇)
Python 本身就是一个C库。你所看到的可执行体python只不过是个stub。真正的python实体在动态链接库里实现,在Windows平台上,这个文件位于 %SystemRoot%\System32\python27.dll。
你也可以在自己的程序中调用Python,看起来非常容易:
//my_python.c
#include Python.h
int main(int argc, char *argv[])
{
Py_SetProgramName(argv[0]);
Py_Initialize();
PyRun_SimpleString("print 'Hello Python!'\n");
Py_Finalize();
return 0;
}
在Windows平台下,打开Visual Studio命令提示符,编译命令为
cl my_python.c -IC:\Python27\include C:\Python27\libs\python27.lib
在Linux下编译命令为
gcc my_python.c -o my_python -I/usr/include/python2.7/ -lpython2.7
在Mac OS X 下的编译命令同上
产生可执行文件后,直接运行,结果为输出
Hello Python!
Python库函数PyRun_SimpleString可以执行字符串形式的Python代码。
虽然非常简单,但这段代码除了能用C语言动态生成一些Python代码之外,并没有什么用处。我们需要的是C语言的数据结构能够和Python交互。
下面举个例子,比如说,有一天我们用Python写了一个功能特别强大的函数:
def great_function(a):
return a + 1
接下来要把它包装成C语言的函数。我们期待的C语言的对应函数应该是这样的:
int great_function_from_python(int a) {
int res;
// some magic
return res;
}
首先,复用Python模块得做‘import’,这里也不例外。所以我们把great_function放到一个module里,比如说,这个module名字叫 great_module.py
接下来就要用C来调用Python了,完整的代码如下:
#include Python.h
int great_function_from_python(int a) {
int res;
PyObject *pModule,*pFunc;
PyObject *pArgs, *pValue;
/* import */
pModule = PyImport_Import(PyString_FromString("great_module"));
/* great_module.great_function */
pFunc = PyObject_GetAttrString(pModule, "great_function");
/* build args */
pArgs = PyTuple_New(1);
PyTuple_SetItem(pArgs,0, PyInt_FromLong(a));
/* call */
pValue = PyObject_CallObject(pFunc, pArgs);
res = PyInt_AsLong(pValue);
return res;
}
从上述代码可以窥见Python内部运行的方式:
所有Python元素,module、function、tuple、string等等,实际上都是PyObject。C语言里操纵它们,一律使用PyObject *。
Python的类型与C语言类型可以相互转换。Python类型XXX转换为C语言类型YYY要使用PyXXX_AsYYY函数;C类型YYY转换为Python类型XXX要使用PyXXX_FromYYY函数。
也可以创建Python类型的变量,使用PyXXX_New可以创建类型为XXX的变量。
若a是Tuple,则a[i] = b对应于 PyTuple_SetItem(a,i,b),有理由相信还有一个函数PyTuple_GetItem完成取得某一项的值。
不仅Python语言很优雅,Python的库函数API也非常优雅。
现在我们得到了一个C语言的函数了,可以写一个main测试它
#include Python.h
int great_function_from_python(int a);
int main(int argc, char *argv[]) {
Py_Initialize();
printf("%d",great_function_from_python(2));
Py_Finalize();
}
编译的方式就用本节开头使用的方法。
在Linux/Mac OSX运行此示例之前,可能先需要设置环境变量:
bash:
export PYTHONPATH=.:$PYTHONPATH
csh:
setenv PYTHONPATH .:$PYTHONPATH
2 Python 调用 C/C++(基础篇)
这种做法称为Python扩展。
比如说,我们有一个功能强大的C函数:
int great_function(int a) {
return a + 1;
}
期望在Python里这样使用:
from great_module import great_function
great_function(2)
3
考虑最简单的情况。我们把功能强大的函数放入C文件 great_module.c 中。
#include Python.h
int great_function(int a) {
return a + 1;
}
static PyObject * _great_function(PyObject *self, PyObject *args)
{
int _a;
int res;
if (!PyArg_ParseTuple(args, "i", _a))
return NULL;
res = great_function(_a);
return PyLong_FromLong(res);
}
static PyMethodDef GreateModuleMethods[] = {
{
"great_function",
_great_function,
METH_VARARGS,
""
},
{NULL, NULL, 0, NULL}
};
PyMODINIT_FUNC initgreat_module(void) {
(void) Py_InitModule("great_module", GreateModuleMethods);
}
除了功能强大的函数great_function外,这个文件中还有以下部分:
包裹函数_great_function。它负责将Python的参数转化为C的参数(PyArg_ParseTuple),调用实际的great_function,并处理great_function的返回值,最终返回给Python环境。
导
出表GreateModuleMethods。它负责告诉Python这个模块里有哪些函数可以被Python调用。导出表的名字可以随便起,每一项有4
个参数:第一个参数是提供给Python环境的函数名称,第二个参数是_great_function,即包裹函数。第三个参数的含义是参数变长,第四个
参数是一个说明性的字符串。导出表总是以{NULL, NULL, 0, NULL}结束。
导出函数initgreat_module。这个的名字不是任取的,是你的module名称添加前缀init。导出函数中将模块名称与导出表进行连接。
在Windows下面,在Visual Studio命令提示符下编译这个文件的命令是
cl /LD great_module.c /o great_module.pyd -IC:\Python27\include C:\Python27\libs\python27.lib
/LD 即生成动态链接库。编译成功后在当前目录可以得到 great_module.pyd(实际上是dll)。这个pyd可以在Python环境下直接当作module使用。
在Linux下面,则用gcc编译:
gcc -fPIC -shared great_module.c -o great_module.so -I/usr/include/python2.7/ -lpython2.7
在当前目录下得到great_module.so,同理可以在Python中直接使用。
本部分参考资料
《Python源码剖析-深度探索动态语言核心技术》是系统介绍CPython实现以及运行原理的优秀教程。
Python 官方文档的这一章详细介绍了C/C++与Python的双向互动Extending and Embedding the Python Interpreter
关于编译环境,本文所述方法仅为出示原理所用。规范的方式如下:3. Building C and C++ Extensions with distutils
作为字典使用的官方参考文档 Python/C API Reference Manual
用以上的方法实现C/C++与Python的混合编程,需要对Python的内部实现有相当的了解。接下来介绍当前较为成熟的技术Cython和SWIG。
3 C/C++ 调用 Python(使用Cython)
在
前面的小节中谈到,Python的数据类型和C的数据类型貌似是有某种“一一对应”的关系的,此外,由于Python(确切的说是CPython)本身是
由C语言实现的,故Python数据类型之间的函数运算也必然与C语言有对应关系。那么,有没有可能“自动”的做替换,把Python代码直接变成C代码
呢?答案是肯定的,这就是Cython主要解决的问题。
安装Cython非常简单。Python 2.7.9以上的版本已经自带easy_install:
easy_install -U cython
在Windows环境下依然需要Visual
Studio,由于安装的过程需要编译Cython的源代码,故上述命令需要在Visual
Studio命令提示符下完成。一会儿使用Cython的时候,也需要在Visual
Studio命令提示符下进行操作,这一点和第一部分的要求是一样的。
继续以例子说明:
#great_module.pyx
cdef public great_function(a,index):
return a[index]
这其中有非Python关键字cdef和public。这些关键字属于Cython。由于我们需要在C语言中使用
“编译好的Python代码”,所以得让great_function从外面变得可见,方法就是以“public”修饰。而cdef类似于Python的
def,只有使用cdef才可以使用Cython的关键字public。
这个函数中其他的部分与正常的Python代码是一样的。
接下来编译 great_module.pyx
cython great_module.pyx
得到great_module.h和great_module.c。打开great_module.h可以找到这样一句声明:
__PYX_EXTERN_C DL_IMPORT(PyObject) *great_function(PyObject *, PyObject *)
写一个main使用great_function。注意great_function并不规定a是何种类型,它的
功能只是提取a的第index的成员而已,故使用great_function的时候,a可以传入Python
String,也可以传入tuple之类的其他可迭代类型。仍然使用之前提到的类型转换函数PyXXX_FromYYY和PyXXX_AsYYY。
//main.c
#include Python.h
#include "great_module.h"
int main(int argc, char *argv[]) {
PyObject *tuple;
Py_Initialize();
initgreat_module();
printf("%s\n",PyString_AsString(
great_function(
PyString_FromString("hello"),
PyInt_FromLong(1)
)
));
tuple = Py_BuildValue("(iis)", 1, 2, "three");
printf("%d\n",PyInt_AsLong(
great_function(
tuple,
PyInt_FromLong(1)
)
));
printf("%s\n",PyString_AsString(
great_function(
tuple,
PyInt_FromLong(2)
)
));
Py_Finalize();
}
编译命令和第一部分相同:
在Windows下编译命令为
cl main.c great_module.c -IC:\Python27\include C:\Python27\libs\python27.lib
在Linux下编译命令为
gcc main.c great_module.c -o main -I/usr/include/python2.7/ -lpython2.7
这个例子中我们使用了Python的动态类型特性。如果你想指定类型,可以利用Cython的静态类型关键字。例子如下:
#great_module.pyx
cdef public char great_function(const char * a,int index):
return a[index]
cython编译后得到的.h里,great_function的声明是这样的:
__PYX_EXTERN_C DL_IMPORT(char) great_function(char const *, int);
很开心对不对!
这样的话,我们的main函数已经几乎看不到Python的痕迹了:
//main.c
#include Python.h
#include "great_module.h"
int main(int argc, char *argv[]) {
Py_Initialize();
initgreat_module();
printf("%c",great_function("Hello",2));
Py_Finalize();
}
在这一部分的最后我们给一个看似实用的应用(仅限于Windows):
还是利用刚才的great_module.pyx,准备一个dllmain.c:
#include Python.h
#include Windows.h
#include "great_module.h"
extern __declspec(dllexport) int __stdcall _great_function(const char * a, int b) {
return great_function(a,b);
}
BOOL WINAPI DllMain(HINSTANCE hinstDLL,DWORD fdwReason,LPVOID lpReserved) {
switch( fdwReason ) {
case DLL_PROCESS_ATTACH:
Py_Initialize();
initgreat_module();
break;
case DLL_PROCESS_DETACH:
Py_Finalize();
break;
}
return TRUE;
}
在Visual Studio命令提示符下编译:
cl /LD dllmain.c great_module.c -IC:\Python27\include C:\Python27\libs\python27.lib
会得到一个dllmain.dll。我们在Excel里面使用它,没错,传说中的Excel与Python混合编程:
参考资料:Cython的官方文档,质量非常高:
Welcome to Cython’s Documentation
Python 怎么调用 pyd文件?
python文件名.py就可以了。
就这样,Python在Guido手中诞生了。可以说,Python是从ABC发展起来,主要受到了Modula-3(另一种相当优美且强大的语言,为小型团体所设计的)的影响。并且结合了Unixshell和C的习惯。
Python已经成为最受欢迎的程序设计语言之一。自从2004年以后,python的使用率呈线性增长。Python2于2000年10月16日发布,稳定版本是Python2.7。Python3于2008年12月3日发布,不完全兼容Python2。2011年1月,它被TIOBE编程语言排行榜评为2010年度语言。