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1. 安装Python开发包 由于需要访问Python/C API,首先安装Python开发包。 在Debian,Ubuntu或Linux Mint中: 在CentOS,Fedora或RHEL中: 安装成功后,Python头
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2. 初始化解释器并设置路径 C中嵌入Python的第一步是初始化Python解释器,这可以用以下C函数完成。 初始化解释器后,需要设置你的C程序中要导入的Python模块
3. 数据转换 C中嵌入Python最重要的方面之一是数据转换。
原因分析:
先看几个概念:
与外部库连接
外部库有两种: (1)静态连接库lib.a
(2)共享连接库lib.so
共同点:
.a, .so都是.o目标文件的集合,这些目标文件中含有一些函数的定义(机器码),而这些函数将在连接时会被最终的可执行文件用到。
区别:
静态库.a : 当程序与静态库连接时,库中目标文件所含的所有将被程序使用的函数的机器码被copy到最终的可执行文件中。
共享库.so : 与共享库连接的可执行文件只包含它需要的函数的表,而不是所有的函数代码,在程序执行之前,那些需要的函数代码被拷贝到内存中,这样就使可执行文件比较 小,节省磁盘空间(更进一步,操作系统使用虚拟内存,使得一份共享库驻留在内存中被多个程序使用)。共享库还有个优点:若库本身被更新,不需要重新编译与 它连接的源程序。
具体分析:
编译器会给出上述错误信息,这是因为sqrt函数不能与外部数学库"libm.a"相连。sqrt函数没有在程序中定义,也不存在于默认C库 "libc.a"中,应该显式地选择连接库。上述出错信息中的"/tmp/ccdzoSZq.o"是gcc创造的临时目标文件,用作连接时用。
如何让python调用C和C++代码
安装python后,会有一个chm格式的python手册。要搞明白如何让python调用C/C++代码(也就是写python的 extension),你需要征服手册中的
Extending embedding厚厚的一章。在昨天花了一个小时看地头晕脑胀,仍然不知道如何写python的extension后,查阅了一些其他 书籍,最终在Python Programming On Win32书中找到了教程。
下面记录一下如何在visual studio 2005中,写一段C/C++的MessageBox代码,然后提供后python调用,最后的结果当然是显示一个MessageBox.
1. 首先要明白的是,所谓的python扩展(也就是你提供给python的c/c++代码,不一定是c/c++代码,可以是其他语言写的代码)是一个 dll,并且这个dll放在本机python安装目录下的DLLs目录下(譬如我机器上的路径是:F:\Program Files\Python25\DLLs),假如我们接下来要写的扩展module名为mb,python调用的代码为: import mb
mb.showMsg("Python's really amazing, I kindda love it!")
python怎么找到我们的mb模块呢?就是上面说的,我们要生成一个mb.dll,然后拷贝到Dlls目录下面,为了区别普通的dll和python专用扩展的dll,我们的 mb.dll修改成mb.pyd(python dll)
2. 搭建环境,我们要使用python提供的c头文件和lib库来进行扩展的开发。 在vs 2005下点击菜单 "工具"-"选项", 打开选项对话框,选择"项目和解决方案-VC++目录", 然后在右边"显示以下内容的目录"得comboBox上选择"包含文件”,添加python的include目录(我的机器上是"F:\Program
Files\Python25\include"),然后选择库文件,添加python的libs目录(我的机器上是"F:\Program Files\Python25\libs")。
既然扩展是一个dll,接下来我们要建立一个“动态链接库”工程,然后开始写代码:
#include python.h //python.h是包含python一些定义的头文件,在python的include目录下 /*
我的python版本是2.5, 因为安装python后它没提供debug下的lib库文件,因此你必须生成release版的dll,
想要生成dll版本的,你要到python官网上自己去下载python源代码,当然你可以继续生成release版本的dll,但dll中包含调试信息
*/
#pragma comment(lib, "python25.lib")
//先不管
static PyObject* mb_showMsg(PyObject* self, PyObject *args); /*
如果你的扩展是mb,那么必须实现一个initmb函数,并且从dll中导出这个函数,但我们在python中调用import mb时,python会去dll里去调用
initmb函数,这个函数告诉python我们有些什么函数,该怎么告诉python我们有一个showMsg函数呢?下面详解 */
//必须extern "C"下,这样不会在C++编译器里不会更改掉导出的函数名字,我第一次就犯了这样的错误
extern "C" __declspec(dllexport) void initmb() { /*
当调用mb.showMsg("Python's really amazing, I kindda love it!")时, 相当于你告诉python我有一个showMsg函数,我们怎么告诉python去调用我们dll里的mb_showMsg函数呢?技巧就是下面的方式, 定义一个字典数据结构,key = showMsg, value =mb_showMsg,METH_VARARGS是函数调用方式,仔细查手册吧 */
static PyMethodDef mbMethods[] = { {"showMsg", mb_showMsg, METH_VARARGS},
{NULL, NULL, NULL} /*sentinel,哨兵,用来标识结束*/ };
//告诉python我们的模块名叫mb, 模块包含的函数都在mbMethods字典里 PyObject *m = Py_InitModule("mb", mbMethods); } /*
接下来实现核心功能showMsg */
//第一个self参数我们用不着,具体查手册,第二个参数是python传给我们的参数,它是一个python的参数tuple
static PyObject* mb_showMsg(PyObject* self, PyObject *args) {
//我们的showMsg函数需要的是一个字符串参数 const char* msg = NULL; /*
调用特殊参数解码python传递给我们的参数,s是string,我们传递接收参数的变量地址,
如果你的功能函数需要两个参数,在PyArg_parseTuple后面继续添加接受参数的变量地址,
这个函数的原型是类似printf的不定参数的形式
PyAPI_FUNC(int) PyArg_ParseTuple(PyObject *, const char *, ...); */
if (!PyArg_ParseTuple(args, "s", msg)) return NULL;
//调用MB
int r = ::MessageBox(NULL, "hello", "Caption:Form C module", MB_ICONINFORMATION | MB_OK);
//返回值
return Py_BuildValue("i", r); }
将上面这段混杂着大量注释的代码拷贝到你的编辑器里,然后编译生成mb.dll,修改后缀成mb.pyd,然后拷贝到python的DLLs目录下,打开idle(python的交互程序),写入代码: import mb
mb.showMsg("Python's really amazing, I kindda love it!")
可以看到弹出来一个MessageBox。
用c语言编写一个动态库,提供两个函数,两个数的整形求和,两个浮点数的求和。取名为mylib.c。
将c函数文件编译成so动态库。运行gcc mylib.c -fPIC -shared -o libtest.so命令,在目录下可以看到生成的库文件libtest.so。
Python调用so库文件。首先导入ctypes,其次用CDLL加载so文件,最后调用对应的函数。将python代码保存到pydemo.py中。
执行python pydemo.py查看运行结果。
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是因为你的模块的路径不对,必须先指定路径
PyObject *sys = PyImport_ImportModule("sys");
PyObject *path = PyObject_GetAttrString(sys, "path");
PyList_Append(path, PyString_FromString("."));
在C/C++中嵌入Python也比较简单,首先需要在VC中添加Python的include文件目录和lib文件目录:
VC6.0下,打开 tools-options-directories-show directories for,将Python安装目录下的inlude目录添加到inlude files项中,将libs目录添加到library files项中。
VC2005下,打开tools-options-项目和解决方案-VC++目录,然后做相同工作。
代码如下:
//在debug下执行出错,“无法找到python31_d.lib文件”,后查到原因是:在debug下生成必须要有python31_d.lib文件,否则只能在release下生成
#include python.h
int main()
{
Py_Initialize();
PyRun_SimpleString("Print 'hi, python!'");
Py_Finalize();
return 0;
}
Py_Initialize函数原型是:void Py_Initialize(),在嵌入Python脚本时必须使用该函数,它初始化Python解释器,在使用其他的Python/C API之前必须先调用该函数。可以使用Py_IsInitialized函数判断是否初始化成功,成功返回True。
PyRun_SimpleString函数原型是int PyRun_SimpleString(const char *command),用来执行一段Python代码。注意:是否需要维持语句间的缩进呢?
Py_Finalize函数原型是void Py_Finalize(),用于关闭Python解释器,释放解释器所占用的资源。
PyRun_SimpleFile函数可以用来运行".py"脚本文件,函数原型如下:
int PyRun_SimpleFile(FILE *fp, const char *filename);
其 中fp是打开的文件指针,filename是要运行的python脚本文件名。但是由于该函数官方发布的是由visual studio 2003.NET编译的,如果使用其他版本的编译器,FILE定义可能由于版本原因导致崩溃。同时,为简便起见可以使用如下方式来代替该函数:
PyRun_SimpleString("execfile(‘file.py’)"); //使用execfile来运行python文件
Py_BuildValue()用于对数字和字符串进行转换处理,变成Python中相应的数据类型(在C语言中,所有Python类型都被声明为PyObject类型),函数原型如下:
PyObject *Py_BuildValue(const char *format, …..);
PyString_String()用于将PyObject*类型的变量转换成C语言可以处理的char*型,具体原型如下:
char* PyString_String(PyObject *p);
列表操作函数:
PyObject * PyList_New(Py_ssize_t len);
int PyList_SetItem(PyObject *list, Py_ssize_t index, PyObject *item);
PyObject * PyList_GetItem(PyObject *list, Py_ssize_t index);
int PyList_Append(PyObject *list, PyObject *item);
int PyList_Sort(PyObject *list);
int PyList_Reverse(PyObject *list);
Py_ssize_t PyList_Size(PyObject *list);
元组操作函数:
int PyTuple_New(Py_ssize_t len);
int PyTuple_SetItem(PyObject *p, Py_ssize_t pos, PyObject *o);
PyObject * PyTuple_GetItem(PyObject *p, Py_ssize_t pos);
int _PyTuple_Resize(PyObject **p, Py_ssize_t newsize); //注意是**指针
字典操作函数:
PyObject * PyDict_New();
int PyDict_SetItem(PyObject *p, PyObject *key, PyObject *val);
int PyDict_SetItemString(PyObject *p, const char *key, PyObject *val);
PyObject* PyDict_GetItem(PyObject *p, PyObject *key);
PyObject* PyDict_GetItemString(PyObject *p, const char *key);
//与PyDict_SetItemString对应
int PyDict_DelItem(PyObject *p, PyObject *key);
int PyDict_DelItemString(PyObject *p, char *key);
//与PyDict_SetItemString对应
int PyDict_Next(PyObject *p, Py_ssize_t *ppos, PyObject **pkey, PyObject **pvalue);
PyObject* PyDict_Items(PyObject *p);
PyObject* PyDict_keys(PyObject *p);
PyObject* PyDict_Values(PyObject *p);
在C/C++中使用Python对象应正确地处理引用计数问题,否则容易导致内存泄漏。当使用Python/C API中的函数创建列表、元组、字典等后,在对其完成操作后应该使用Py_CLEAR()和Py_DECREF()等宏来销毁这些对象。原型如下:
void Py_CLEAR(PyObject *o);
void Py_DECREF(PyObject *o);
其中,对于Py_CLEAR函数,参数可以为NULL指针,表示不进行任何操作,但是Py_DECREF函数不能为NULL指针,否则导致错误。
使用PyImport_Import()函数可以在C中导入Python模块,返回一个模块对象。函数原型为:
PyObject* PyImport_Import(PyObject *name);
PyModule_GetDict()函数可以获得Python模块中的函数列表,返回一个字典,字典中的关键字为函数名,值为函数的调用地址。原型如下:
PyObject* PyModule_GetDict(PyObject *module);
使用PyObject_CallObject()函数和PyObject_CallFunction()函数可以在C中调用Python中的函数,原型如下:
PyObject* PyObject_CallObject(PyObject *callable_object, PyObject *args);
//args是元组形式
PyObject* PyObject_CallFunction(PyObject *callable, char *format, ……);
//format是类似”iss”这样的参数类型,后面是指定参数
可以使用PyCallable_Check(func)来判断是否可以调用函数,可以则返回True。