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使用C/C++編寫(xiě)Python模塊擴(kuò)展

Aklman / 3543人閱讀

摘要：起步由于在底層運(yùn)算中會(huì)對(duì)每個(gè)運(yùn)算做類型檢查這就影響了運(yùn)行的性能，而利用擴(kuò)展可以避免這樣的情況獲得優(yōu)越的執(zhí)行性能，利用提供的，如宏，類型，函數(shù)等來(lái)編寫(xiě)擴(kuò)展。測(cè)試更多關(guān)于模塊擴(kuò)展內(nèi)容

起步

由于python在底層運(yùn)算中會(huì)對(duì)每個(gè)運(yùn)算做類型檢查, 這就影響了運(yùn)行的性能，而利用擴(kuò)展, 可以避免這樣的情況, 獲得優(yōu)越的執(zhí)行性能，利用Python提供的C API，如宏，類型，函數(shù)等來(lái)編寫(xiě)擴(kuò)展。

前期準(zhǔn)備

此次編寫(xiě)的環(huán)境為：

系統(tǒng)：Ubuntu 15.10

GCC：5.2.1

Python：2.7.10

環(huán)境版本不一致一般也不會(huì)有什么問(wèn)題，確保已安裝python的開(kāi)發(fā)包：sudo apt-get install python-dev

開(kāi)始

以下已判斷一個(gè)數(shù)是否為質(zhì)數(shù)為例，py.c:

#include
#include //有的是#include

//判斷是否是質(zhì)數(shù)
static PyObject *pr_isprime(PyObject *self, PyObject *args) {
    int n, num;
    //解析參數(shù)
    if (!PyArg_ParseTuple(args, "i", &num)) {
        return NULL;
    }

    if (num < 1) {
        return Py_BuildValue("i", 0); //C類型轉(zhuǎn)成python對(duì)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，導(dǎo)出函數(shù)，參數(shù)傳遞方式，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);
}

以上代碼包含了3個(gè)部分：

導(dǎo)出函數(shù)：C模塊對(duì)外暴露的接口函數(shù)為pr_isprime，帶有self和args兩個(gè)參數(shù)，args包含了python解釋器要傳給c函數(shù)的所有參數(shù)，通常使用PyArg_ParseTuple()來(lái)獲得這些參數(shù)值。

初始化函數(shù)：一遍python解釋器能夠?qū)δK進(jìn)行正確的初始化，初始化要以init開(kāi)頭，如initp。

方法列表：提供給外部的python程序使用函數(shù)名稱映射表PrMethods，它是一個(gè)PyMethodDef結(jié)構(gòu)體，成員依次是方法名，導(dǎo)出函數(shù)，參數(shù)傳遞方式，方法描述。

PyMethodDef原型：

struct PyMethodDef {
    char* ml_name;        #方法名
    PyCFunction ml_meth;  #導(dǎo)出函數(shù)
    int ml_flags;         #參數(shù)傳遞方式
    char* ml_doc;         #方法描述
}

參數(shù)傳遞方式一般設(shè)置為METH_VARARGS,該結(jié)構(gòu)體必須設(shè)置以{NULL, NULL, 0, NULL}表示一條空記錄作為結(jié)尾。

setup.py腳本

為模塊寫(xiě)一個(gè)安裝程序：

#!/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進(jìn)行編譯，系統(tǒng)會(huì)在當(dāng)前目錄下生產(chǎn)一個(gè)build目錄，里面包含pr.so和pr.o文件。

安裝模塊

下面三種方法任一種都可以：

將生產(chǎn)的pr.so復(fù)制到python的site_packages目錄下（我的是/usr/local/lib/python2.7/dist-packages,放到site_packages反而沒(méi)作用）。

或者將pr.so路徑添加到sys.path中。

或者用python setup.py install讓python完成安裝過(guò)程。

測(cè)試

更多關(guān)于C模塊擴(kuò)展內(nèi)容：https://docs.python.org/2/c-a...

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