使用C/C++编写Python模块扩展

Aklman 发布于2019-07-30 14:51 / 3490人阅读

摘要：起步由于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，利用提供的，如宏，类型，函数等来编写扩展。测试更多关于模块扩展内容

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-8

from distutils.core import setup, Extension

module = 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。

安装模块

下面三种方法任一种都可以：

将生产的pr.so复制到python的site_packages目录下（我的是/usr/local/lib/python2.7/dist-packages,放到site_packages反而没作用）。

或者将pr.so路径添加到sys.path中。

或者用python setup.py install让python完成安装过程。

测试

更多关于C模块扩展内容：https://docs.python.org/2/c-a...

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