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Python的C/C++扩展

文章来源:365jz.com     点击数:646    更新时间:2009-09-26 11:41   参与评论

  Python C/C++ 扩展

                          By phidoit@gmail.com

 

可扩展性是 Python 的一大特色,一方面,由于 Python 是解释执行的,这导致运行速度会比编译型语言慢,因此可以通过使用 C/C++ 重写核心部分代码以解决性能上的瓶颈 ( 程序 90% 的时间再运行 10% 的代码 ) ;另一方面,可以通过扩展,达到添加整合一些额外的功能以及保持专有源代码的目的。在本文接下来的部分中我们将讨论如何编写 C/C++ 扩展代码,并使用它们的功能。

我们要建立的是一个可以在 Python 内运行的 C/C++ 模块,因此需要解决如何使 C 代码和 Python 代码能够进行交互以及数据共享。扩展是通过为 C 代码编写包装函数 ( 类似适配器 ) 实现双向交互和数据共享的。

 

一.一般的包装模式

 

每一个包装函数主要做三件事:

1. 把输入的 Python 对象转换为 C/C++ 对象;

2. 调用 C/C++ 函数;

3. 转换 C/C++ 函数处理的输出结果为 Python 对象,并返回;

 

先用一个简单样例描述模块大体的过程:

 

    把上面的代码编译,生成 wrap.pyd

       Visual Studio 2005 编译方法参考:

http://blog.csdn.net/solo_lxy/archive/2007/07/20/1700515.aspx

  启动控制台切换到相应的工程目录,即可测试生成的模块:

    (PS: 似乎只有 Release 模式生成的模块才能正常运行 )

 

相关说明

每个包装函数都有如下形式:

PyObject * wrap_function(PyObject *, PyObject * args)

      函数第一个参数,有特殊用途,通常选择忽略。第二个参数是一个PyTuple(PyObject的子类型,和Python中的Tuple对应),是调用时Python传入的参数。

函数 PyArg_ParseTuple Python 对象转换为 C 的数据类型,其声明如下 :

int PyArg_ParseTuple(PyObject* args, char* format, ...);

参数 args 必须是一个 tuple 对象,包含传递过来的参数, format 参数必须是格式化字符串。剩余参数是各个变量的地址,类型要与格式化字符串对应。如:

int arg1, arg2;

PyArg_ParseTuple(args, "ii", &arg1, &arg2);

函数 Py_BuildValue 可以说是 PyArg_ParseTuple 的逆过程,它把 C 的数据类型包装为 Python 对象。

return (PyObject*) Py_BuildValue("i", result);

把调用 C 函数的结果 result 包装为 Python int 对象,并返回。

static PyMethodDef wrap_methods[] ={

      {"add", wrap_add , METH_VARARGS},

      {NULL, NULL}

};

这个数组包含多个数组,其中的每个数组都包含了一个函数的信息,以便解释器能够导入并调用它们,最后一个 NULL 数组表示列表的结束。 METH_VARARGS 常量表示参数以元组形式传入。

PyMODINIT_FUNC initwrap (void)

{

      Py_InitModule("wrap ", wrap_methods);

}

模块初始化函数 void initModuleName(), 这部分代码在模块被导入的时候被解释器调用。这样所有的包装就已经完成了。

 

二. C++ 类的包装

 

 

C++ 类的包装和 C 函数的包装大同小异,因为对类的包装是对函数的包装,所以仍需要用 Python 代码对扩展模块进行包装,才可以像类一样的使用。

 

 

这样 C++ 类的包装也完成了。

 

三. C/C++ 中创建 Python list


 

创建其它 Python 对象也类似 list 的创建,返回给 解释器的都是一个对象指针 C/C++ Python 对象的解析差不多是创建时的逆过程。具体的对象模型及 API 可以查阅相关参考文档。

Python v2.6.2 documentation » Python/C API Reference Manual » Concrete Objects Layer  

 

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