使用C/C++编写Python模块扩展-白红宇

使用C/C++编写Python模块扩展

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发布时间：2019-06-19

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起步

由于python在底层运算中会对每个运算做类型检查, 这就影响了运行的性能，而利用扩展, 可以避免这样的情况, 获得优越的执行性能，利用Python提供的C API，如宏，类型，函数等来编写扩展。

前期准备

此次编写的环境为：

系统：Ubuntu 15.10

GCC：5.2.1

Python：2.7.10

环境版本不一致一般也不会有什么问题，确保已安装python的开发包：sudo apt-get install python-dev

开始

以下已判断一个数是否为质数为例，py.c:

#include
    
     #include
     
       //有的是#include
      
       //判断是否是质数static PyObject *pr_isprime(PyObject *self, PyObject *args) {    int n, num;    //解析参数    if (!PyArg_ParseTuple(args, "i", &num)) {        return NULL;    }    if (num < 1) {        return Py_BuildValue("i", 0); //C类型转成python对象    }    n = num - 1;    while (n > 1) {        if (num % n == 0)            return Py_BuildValue("i", 0);        n--;    }    return Py_BuildValue("i", 1);}static PyMethodDef PrMethods[] = {    //方法名，导出函数，参数传递方式，方法描述。    {"isPrime", pr_isprime, METH_VARARGS, "check if an input number is prime or not."},    {NULL, NULL, 0, NULL}};void initpr(void) {    (void) Py_InitModule("pr", PrMethods);}

以上代码包含了3个部分：

导出函数：C模块对外暴露的接口函数为pr_isprime，带有self和args两个参数，args包含了python解释器要传给c函数的所有参数，通常使用PyArg_ParseTuple()来获得这些参数值。

初始化函数：一遍python解释器能够对模块进行正确的初始化，初始化要以init开头，如initp。

方法列表：提供给外部的python程序使用函数名称映射表PrMethods，它是一个PyMethodDef结构体，成员依次是方法名，导出函数，参数传递方式，方法描述。

PyMethodDef原型：

struct PyMethodDef {    char* ml_name;        #方法名    PyCFunction ml_meth;  #导出函数    int ml_flags;         #参数传递方式    char* ml_doc;         #方法描述}

参数传递方式一般设置为METH_VARARGS,该结构体必须设置以{NULL, NULL, 0, NULL}表示一条空记录作为结尾。

setup.py脚本

为模块写一个安装程序：

#!/usr/bin/env python# coding=utf-8from distutils.core import setup, Extensionmodule = Extension('pr', sources = ['py.c'])setup(name = 'Pr test', version = '1.0', ext_modules = [module])

使用python setup.py build进行编译，系统会在当前目录下生产一个build目录，里面包含pr.so和pr.o文件。