C++与Python互通信纯干货!

作者:武汉味美食家餐饮管理有限公司 来源:www.cj17917.com 发布时间:2017-09-03 12:39:49
C++与Python互通信纯干货! C++与Python互通信纯干货!

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 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 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 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 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。


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