门户网站开发专业,广州哪家做网站好,前端开发为什么不用dw,wordpress文章密码插件Python学习之路#xff08;5#xff09;— 使用C扩展
一、前言
参考#xff1a;https://www.cnblogs.com/yinguo/p/4641349.html Python C扩展是指用C语言编写的代码#xff0c;然后编译成Python可以调用的库。这样可以提高Python代码的执行效率#xff0c;或者实现某些…Python学习之路5— 使用C扩展
一、前言
参考https://www.cnblogs.com/yinguo/p/4641349.html Python C扩展是指用C语言编写的代码然后编译成Python可以调用的库。这样可以提高Python代码的执行效率或者实现某些Python无法直接实现的功能。 开发平台 Ubuntu 20.04.6 LTS
二、引入 Python.h 头文件
首先编写c扩展需要引入Python.h头文件以ubuntu20为例该文件在如下路径
/usr/include/python3.8/如果没有可以使用如下目录安装
sudo apt-get install python3-dev我们后面在编译共享库的时候需要指定该路径
三、编写处理函数
新建 hello.c文件我们需要按照指定的格式编写函数才可以让python调用 函数一般声明成 static 第一个参数是一个默认传入的 Python 对象第二个参数是我们调用时传入的参数
static PyObject * hello_sum(PyObject *self, PyObject *args)函数接受的参数是从 Python 环境下传入的这和 C 中看到的函数是不同的在 Python 的世界中一切都是对象。所以包装函数中首先要处理的问题就是解析从 Python 占获取的参数实际上它是一个序列化后的字符串 我们常用的处理参数的函数是 PyArg_ParseTuple 例如我们这里要解析两个整数我们先定义两个整数如何使用PyArg_ParseTuple解析获取
int a;
int b;
PyArg_ParseTuple(args, i|i, a, a);其中i|i 就表示要把传入的参数args解析成两个整数, 怎样我们就获得了想要传入的两个整数a和b;
同样的我们要把值返回到 Python 环境中也需要经过一些处理才行常用的函数是Py_BuildValue这个函数的用法和上一步中的 PyArg_ParseTuple 是一样的但它们过程相反Py_BuildValue 把 C 中的值按给定的格式格式化成 Python 需要的对象。
return Py_BuildValue(i, (ab));编写完整的hello_sum函数如下所示
static PyObject * hello_sum(PyObject *self, PyObject *args) {int a, b, sum;if (!PyArg_ParseTuple(args, ii, a, b))return NULL;sum a b;return Py_BuildValue(i, sum);
}四、定义模块
我们把上面的函数实现完成之后我们需要定义一个模块并将其导出。 首先我们要在一个类型为 PyMethodDef 的结构体中注册我们需要导出到 Python 中的函数
static PyMethodDef ExtendMethods[] {{sum, hello_sum, METH_VARARGS, Compute sum of two integers.},{NULL, NULL, 0, NULL}
};这个PyMethodDef 结构体有四个成员
“sum”: 导出后在 Pyhton 中可见的方法名;hello_sum: 在C中实际调用的函数METH_VARARGS 表示传入方法的是普通参数当然还可以处理关键词参数第四个是这个方法的注释。
然后我们构建一个PyModuleDef 类型的结构体就是我们要定义的模块了
static struct PyModuleDef hellomodule {PyModuleDef_HEAD_INIT,hello, // 模块名A simple example of Python C extension, // 模块文档-1, // 模块状态ExtendMethods// 模块的方法列表
};这个PyModuleDef 结构体的成员如下
PyModuleDef_HEAD_INIT初始化头部信息确保结构体的正确初始化使其符合 Python C API 的要求hello这个模块的名称我们在python中使用的就是这个模块名称第三个成员指明这个模块的文档可以是NULL第四个成员表示模块的每个解释器状态的大小如果模块将状态保存在全局变量中则为-1第五个成员就是我们刚才定义的这个模块的方法列表
五、初始化模块
使用如下方式初始化模块编写模块初始化函数如下所示PyMODINIT_FUNC 被用来声明模块初始化函数的返回类型。模块初始化函数会被 Python 调用用于注册扩展模块及其功能。模块初始化函数的名称通常是 PyInit_module_name其中 module_name 是扩展模块的名字。
PyMODINIT_FUNC PyInit_hello(void) {return PyModule_Create(hellomodule);
}六、编译共享库
使用如下命令编译共享库
gcc -shared -o hello.so -fPIC hello.c -I/usr/include/python3.8编译完成后我们可以在当前目录下看到名为hello.so的共享库
七、 python运行
编写python代码如下所示
import hello
print(hello.sum(4, 3))运行结果如下所示
八、使用setup.py
上面我们通过gcc创建共享库的方式成功实现了C扩展但是需要在共享库存在的目录下才可以调用使用 Python提供了一个将C扩展安装到Python的site-packages目录下的方法这样使得我们可以在任意目录的Python脚本中导入并使用这个C扩展模块。 编写setup.py如下所示
from setuptools import setup, Extension# 定义C扩展模块
module Extension(hello, sources[hello.c])# 设置和安装
setup(nameHelloPackage,version1.0,descriptionA simple hello package,ext_modules[module]
)
创建命令如下所示使用 --user 选项会将包安装到用户目录中的 site-packages 目录而不需要管理员权限。
python3 setup.py install --user
