神奇的python（三）之Python扩展C/C++库(C转换为Python)

一、简介

Python是个非常流行的解释型脚本语言。而C是一个非常流行的编译语言。由于其编译的性质，导致C一般比Python要快，但是它是更底层的。相对的，Python编程更加快速和简单。故而将C库作为Python库的扩展极为必要，使得Python既融合了自身的优点，又融合了C语言的优点，正是因为这些性质使得Python越来越流行。

二、手写扩展C库

(1) 准备一个需要转换的C源代码文件，如果没有可以参考以下代码(c源文件名: Conver_Test.c)：

void Table99(int n)
{int i, j;for(i = 1; i <= n; i++){for(j = 1; j <= n; j++){printf("%d*%d=%-4d", i, j, i*j);}printf("\n");}
}void Fabocci(void)
{long int f1, f2;f1 = f2 = 1;int i;for(i = 1; i <= 20; i++){printf("%12ld %12ld", f1, f2);if(i % 2 == 0)printf("\n");f1 = f1 + f2;f2 = f1 + f2;}
}int Max_value(int value1, int value2)
{if(value1 > value2){return value1;}return value2;
}

不知道大家注意到没有, 上述的三个函数分别是"有参数, 没有返回值", “没有参数, 没有返回值”, “有参数, 有返回值”, 这样就能更清晰的描述该如何把C转换成Python库, 让大家少走弯路.

最后还有一点, 可以发现上述代码没有main( )函数, 所以想测试上述提供的代码, 可在最后添加:

int main(void)
{int Test = 0;Table99(9);Fabocci();Test = Max_value(9, 4);printf("Max_value = %d", Test);
}

C源代码测试完毕后, 请务必把main( )函数删除, 以减少后面忘了删除, 导致转换不成功.

(2) 添加导入函数
什么是导入函数?
答:我的理解导入函数就是通过Python函数调用C函数的关键, 他会判断输入是否有误, 然后调用C函数,并返回C函数的返回值.

以下是我为三个C函数写的导入函数:

static PyObject * Conver_Test_Table99(PyObject *self, PyObject *args)
{int num;  //参数// 判断输入的参数是否为整型, 如果不是返回一个NULL值, i 表示整型, &num为输入参数if(!(PyArg_ParseTuple(args, "i", &num))){return NULL;}Table99(num);   // 执行C函数return (PyObject *)Py_BuildValue("");  // 把C函数中计算的结果转换成Python对象并返回
}static PyObject * Conver_Test_Fabocci(PyObject *self, PyObject *args)
{Fabocci();return (PyObject *)Py_BuildValue("");
}static PyObject * Conver_Test_Max_value(PyObject *self, PyObject *args)
{int num1, num2;// "ii"表示两个整型参数if(!(PyArg_ParseTuple(args, "ii", &num1, &num2))){return NULL;}return (PyObject *)Py_BuildValue("i", Max_value(num1, num2));
}

想了解更多关于PyArg_ParseTuple, Py_BuildValue, 请参考以下官方图片:

(3) 添加Python方法

static PyMethodDef Conver_Test_Methods[] = {{"Table99", Conver_Test_Table99, METH_VARARGS},{"Fabocci", Conver_Test_Fabocci, METH_VARARGS},{"Max_value", Conver_Test_Max_value, METH_VARARGS},{NULL, NULL},
};

(4) 添加模块初始化

void initConver_Test(void)
{Py_InitModule("Conver_Test", Conver_Test_Methods);
}

添加模块初始化有一点需要注意: 该函数命名格式为init+文件名

至此, 一个手写的C转PYTHON库文件已经写好了, 接下来就剩编译了.

(5) 编译成PYTHON库
编译成C库有两种方法:
① 直接执行命令
命令: gcc -shared -fPIC Conver_Test.c -I/usr/include/python2.7/ -L/usr/lib -lpython2.7 -o Conver_Test.so
注意: 根据python的版本进行相应的更改, 我的python版本为2.7, 如果是其他版本,请注意.

编译完成后, 可在当前目录下查看到相应的Python库文件

② 通过setup库进行编译

编写setup.py文件, 请参考以下代码:

#!/usr/bin/env pthonfrom distutils.core import setup, Extension
MOD = 'Conver_Test'   #库文件名称example_module = Extension(MOD, sources=['Conver_Test.c'], ) #C文件名称setup(name=MOD,ext_modules = [example_module],)

通过setup.py文件进行编译

命令: python setup.py build

编译完成后, 可在/build/…/…找到相应库文件

(6) 开始运行测试吧

>>> import Conver_Test
>>> Conver_Test.Fabocci()1            1           2            35            8          13           2134           55          89          144233          377         610          9871597         2584        4181         676510946        17711       28657        4636875025       121393      196418       317811514229       832040     1346269      21783093524578      5702887     9227465     1493035224157817     39088169    63245986    102334155

三、通过swing扩展C库

(1) 安装swig

命令: sudo apt-get install swig

(2) 准备好要转换的C源文件和C头文件, 可参考下面的代码:

/* File:Conver_Testswig.h */dvoid Table99(int n);
void Fabocci(void);
int Max_value(int value1, int value2);

/* File:Conver_Testswig.c */#include <stdio.h>
#include "Conver_Testswig.h"void Table99(int n)
{int i, j;for(i = 1; i <= n; i++){for(j = 1; j <= n; j++){printf("%d*%d=%-4d", i, j, i*j);}printf("\n");}
}void Fabocci(void)
{long int f1, f2;f1 = f2 = 1;int i;for(i = 1; i <= 20; i++){printf("%12ld %12ld", f1, f2);if(i % 2 == 0)printf("\n");f1 = f1 + f2;f2 = f1 + f2;}
}int Max_value(int value1, int value2)
{if(value1 > value2){return value1;}return value2;
}

(3) 创建一个 .i 文件来配置swig

/* File:Conver_Testswig.i */%module Conver_Testswig%{
#define SWIG_FILE_WITH_INIT
#include "Conver_Testswig.h"
%}void Table99(int n);
void Fabocci(void);
int Max_value(int value1, int value2);

简单介绍:

%module Conver_Testswig 用于配置swig后产生的文件名称
#define SWIG_FILE_WITH_INIT 规定这个C文件将会编译成Python模块
#include "Conver_Testswig.h" 包含头文件

(4) 配置swig
命令: swig -python Conver_Testswig.i
执行该命令会生成一个Conver_Testswig_wrap.c和Conver_Testswig.py文件则代表你配置成功了.

(5) 通过setup库进行编译

① 编写setup.py文件, 请参考以下代码:

#!/usr/bin/env pthonfrom distutils.core import setup, Extension
MOD = '_Conver_Testswig'example_module = Extension(MOD, sources=['Conver_Testswig_wrap.c', 'Conver_Testswig.c'], )setup(name=MOD,ext_modules = [example_module],)

敲黑板: 请务必注意生成目标文件名称需要加"_"

② 通过setup.py文件进行编译

命令: python setup.py build

编译完成后, 可在/build/…/…找到相应库文件

(6) 开始运行测试吧

>>> import _Conver_Testswig
>>>
>>> _Conver_Testswig.Table99(9)
1*1=1   1*2=2   1*3=3   1*4=4   1*5=5   1*6=6   1*7=7   1*8=8   1*9=9
2*1=2   2*2=4   2*3=6   2*4=8   2*5=10  2*6=12  2*7=14  2*8=16  2*9=18
3*1=3   3*2=6   3*3=9   3*4=12  3*5=15  3*6=18  3*7=21  3*8=24  3*9=27
4*1=4   4*2=8   4*3=12  4*4=16  4*5=20  4*6=24  4*7=28  4*8=32  4*9=36
5*1=5   5*2=10  5*3=15  5*4=20  5*5=25  5*6=30  5*7=35  5*8=40  5*9=45
6*1=6   6*2=12  6*3=18  6*4=24  6*5=30  6*6=36  6*7=42  6*8=48  6*9=54
7*1=7   7*2=14  7*3=21  7*4=28  7*5=35  7*6=42  7*7=49  7*8=56  7*9=63
8*1=8   8*2=16  8*3=24  8*4=32  8*5=40  8*6=48  8*7=56  8*8=64  8*9=72
9*1=9   9*2=18  9*3=27  9*4=36  9*5=45  9*6=54  9*7=63  9*8=72  9*9=81

以下隐藏内容为源代码，有需求可以下载，当作是对本站的支持，谢谢。

[erphpdown]解压密码：ZMJPY123[/erphpdown]