使用C++扩展Python的功能详解

所属分类: 脚本专栏 / python 阅读数: 1387
收藏 0 赞 0 分享

本文主要研究的是使用C++扩展Python的功能的相关问题,具体如下。

环境

VS2005Python2.5.4Windows7(32位)

简介

长话短说,这里说的扩展Python功能与直接用其它语言写一个动态链接库,然后让Python来调用有点不一样(虽然本质是一样的)。而是指使用Python本身提供的API,使用C++来对Python进行功能性扩展,可以这样理解,使用更高效的语言实现一些算法计算等等需要更高执行效率的核心(或者需要与系统进行密切交互的)模块,然后让Python像调用内建标准库的方式来调用这些模块,听起来是不是很诱人?!在软件技术高速发展的今天,借助几种计算机语言来实现一个系统的例子数不胜数,目的不外乎就是性能和便利的平衡。譬如本文要讨论的使用C++来扩展Python就是Python和C++的一种巧妙的有机结合,好处不言而喻,既可以获得和C++相似的执行性能,又可以利用Python的开发灵活性。由于Python本身是使用C实现的,二者结合起来还是比较容易的。

基本流程

本文不适合这样的读者——对Python完全不了解或者对C\C++完全不了解,道理你们懂的。另外就是Python里面有6种基本数据类型。你需要了解如何在C和Python之间对这些类型进行转化(这不在本文讨论范围,可以参考[1])。

言归正传,感觉前面说得太多了,实际上很简单,因此我决定少说多做。一个C++的Python扩展模块至少应该有导出函数,方法列表和初始化函数三个部分。我们用VS2005这个强大的工具开工!一般来说,你应该建一个Dll工程(至于使用exe来扩展Python可以不可以,暂时还没研究过)。下面按部就班的说明(关键说明在注释部分)。

一、初始化函数

//-------------------------------------------------------------------------
// 函数    : initPyExt
// 功能    : 初始化函数
// 返回值   :PyMODINIT_FUNC
// 附注    : 注意,这个函数的名字不能改动。必须是init+模块名字,
// 我们的模块名字是PyExt,所以函数名是initPyExt。Python在导入
// 我们的PyExt模块时,会找到这个函数,并调用。这个函数实现的
// 功能很简单,通过调用Py_InitModule将模块名字和映射表结合起
// 来,它的意思是说PyExt这个模块使用PyExtMethods这个映射表。
//-------------------------------------------------------------------------
PyMODINIT_FUNCinitPyExt()
{
    Py_InitModule("PyExt",PyExtMethods);
}

二、方法列表

/*
   方法列表,这个是一个C结构数组。把需要扩展的函数都映射到这个表里。
   那么Python就知道你的这个扩展模块支持一些什么方法了。表的第一个字
   段是方法名字,也是通过Python来调用时的名字。第二个字段是导出函数,
   是真正调用的函数,也是C\C++实现的函数。第三个参数是指明Python向
   C\C++函数传递参数的形式。可选的两种方式是METH_VARARGS和
   METH_KEYWORDS,其中METH_VARARGS是参数传递的标准形式,它通
   过Python的元组在Python解释器和C函数之间传递参数,若采用
   METH_KEYWORD方式,则Python解释器和C函数之间将通过Python的字典
   类型在两者之间进行参数传递。第四个字段是这个函数的说明。如果你在
   python里来help这个函数,将显示这个说明。相当于在python里的函数的文档说明。
*/
staticPyMethodDefPyExtMethods[]=
{
    {"Add", Add,METH_VARARGS,"Addtwo number - edit by magictong."},
    {"ExecSystem",ExecSystem,METH_VARARGS,"Execute a shell command - edit bymagictong." },
    {NULL,NULL, 0,NULL}
};

三、导出函数

//-------------------------------------------------------------------------
// 函数    : Add
// 功能    : 这是一个加法函数
// 返回值   :PyObject*
// 参数    : PyObject*self 这个参数我们暂时不用理会
// 参数    : PyObject*args 是一个参数列表,我们需要从它解析出参数
// 附注    :
// 所有的导出函数都具有相同的原型:
// PyObject*method(PyObject* self, PyObject* args);
//PyArg_ParseTuple来完成解析参数任务。它的第一个参数是args,
// 就是我们要转换的参数。第二个是格式符号。"s"代表是个string。
// 从args里提取一个参数就写"s",两个的话就写"s|s",如果是一个
// string,一个int,就写"s|i",有点和printf类似哦。第三个参数就是
// 提取出来的参数放置的真正位置。必须传递这个参数的地址。
//-------------------------------------------------------------------------
staticPyObject*Add(PyObject*self,PyObject*args)
{
    intx = 0 ;
    inty = 0;
    intz = 0;
    if(!PyArg_ParseTuple(args,"i|i", &x, &y))
       returnNULL;
    z=x +y;
    returnPy_BuildValue("i",z);
    /*
      调用完之后我们需要返回结果。这个结果是c的type或者是我们自己定义的类型。
      必须把他转换成PyObject,让python认识。这个用Py_BuildValue来完成。他
      是PyArg_ParseTuple的逆过程。他的第一个参数和PyArg_ParseTuple的第二个
      参数一样,是个格式化符号。第三个参数是我们需要转换的参数。Py_BuildValue
      会把所有的返回只组装成一个tutple给python。
 
      如果对应的C函数没有返回值(即返回值类型为void),则应返回一个全局的None
      对象(Py_None),并将其引用计数增,如下所示:
      Py_INCREF(Py_None);
      returnPy_None;
   */
}

四、再加点功能

intcmd(constchar* arg)
{
    returnsystem(arg);
}
 
staticPyObject*ExecSystem(PyObject*self,PyObject*args)
{
    constchar*command;
    if(!PyArg_ParseTuple(args,"s", &command))
       returnNULL;
    intn =cmd(command);
    returnPy_BuildValue("i",n);
}

编译

开编,编译出来的PyExt.dll文件改名为PyExt.pyd放入Python的C:\Python25\DLLs目录就可以全局使用了,如果你只想某个Python的工程,放在工程的相对路径下面就可以了。

使用

可能的问题

里面的这些PyMODINIT_FUNC,与Python相关的宏和定义在哪里呢?定义下#include<Python.h>就可以了,但是定义了之后提示Python.h找不到还是编译不过怎么办?这说明你没有安装Python或者安装了但是没有把头文件路径引入Path环境变量,或者你把Python的include目录加入工程的附加包含目录(Additional IncludeDirectories),一般是C:\Python25\include这个目录,其中C:\Python25是Python的安装目录,按你机器的实际情况配置)。

如果提示:Error 1 fatal error LNK1104:cannot open file 'python25_d.lib' 类似这样的错误,一般可能是没有安装Python的开发版本,没关系,你使用Release编译一下,如果还不行,就把C:\Python25\libs目录加入工程的附加库目录(Additional LibraryDirectories)。

总结

以上就是本文关于使用C++扩展Python的功能详解的全部内容,希望对大家有所帮助。感兴趣的朋友可以继续参阅本站其他相关专题,如有不足之处,欢迎留言指出。感谢朋友们对本站的支持!

更多精彩内容其他人还在看

Python实现按学生年龄排序的实际问题详解

这篇文章主要给大家介绍了关于Python实现按学生年龄排序实际问题的相关资料,文中通过示例代码介绍的非常详细,对大家的学习或者工作具有一定的参考学习价值,需要的朋友们下面跟着小编来一起学习学习吧。
收藏 0 赞 0 分享

Python开发的HTTP库requests详解

Requests是用Python语言编写,基于urllib,采用Apache2 Licensed开源协议的HTTP库。它比urllib更加方便,可以节约我们大量的工作,完全满足HTTP测试需求。Requests的哲学是以PEP 20 的习语为中心开发的,所以它比urllib更加P
收藏 0 赞 0 分享

Python网络爬虫与信息提取(实例讲解)

下面小编就为大家带来一篇Python网络爬虫与信息提取(实例讲解)。小编觉得挺不错的,现在就分享给大家,也给大家做个参考。一起跟随小编过来看看吧
收藏 0 赞 0 分享

在python3环境下的Django中使用MySQL数据库的实例

下面小编就为大家带来一篇在python3环境下的Django中使用MySQL数据库的实例。小编觉得挺不错的,现在就分享给大家,也给大家做个参考。一起跟随小编过来看看吧
收藏 0 赞 0 分享

Python 3.x读写csv文件中数字的方法示例

在我们日常开发中经常需要对csv文件进行读写,下面这篇文章主要给大家介绍了关于Python 3.x读写csv文件中数字的相关资料,文中通过示例代码介绍的非常详细,对大家具有一定的参考学习价值,需要的朋友们下面跟着小编来一起学习学习吧。
收藏 0 赞 0 分享

Python实现解析Bit Torrent种子文件内容的方法

这篇文章主要介绍了Python实现解析Bit Torrent种子文件内容的方法,结合实例形式分析了Python针对Torrent文件的读取与解析相关操作技巧与注意事项,需要的朋友可以参考下
收藏 0 赞 0 分享

Python实现文件内容批量追加的方法示例

这篇文章主要介绍了Python实现文件内容批量追加的方法,结合实例形式分析了Python文件的读写相关操作技巧,需要的朋友可以参考下
收藏 0 赞 0 分享

Python简单实现自动删除目录下空文件夹的方法

这篇文章主要介绍了Python简单实现自动删除目录下空文件夹的方法,涉及Python针对文件与目录的读取、判断、删除等相关操作技巧,需要的朋友可以参考下
收藏 0 赞 0 分享

简单学习Python多进程Multiprocessing

这篇文章主要和大家一起简单的学习Python多进程Multiprocessing ,具有一定的参考价值,感兴趣的小伙伴们可以参考一下
收藏 0 赞 0 分享

Python导入模块时遇到的错误分析

这篇文章主要给大家详细解释了在Python处理导入模块的时候出现错误以及具体的情况分析,非常的详尽,有需要的小伙伴可以参考下
收藏 0 赞 0 分享
查看更多