使用C寫Python的模組

概述

引入 python.h 標頭檔案

編寫包裝函式

處理從 python 傳入的引數

實現邏輯功能

處理 c 中的返回值

註冊函式

註冊模組

編譯原文發於2023年11月。

python 可以非常方便地和 c 進行相互的呼叫。

一般，我們不會使用 c 去直接編寫乙個 python 的模組。通常的情景是，我們需要把 c 的相關模組包裝一下，然後在 python 中可以直接呼叫它。或者是，把 python 邏輯中的某一效率要求很高的部分使用 c 來實現。整個過程大概是：

引入 python.h 標頭檔案。

編寫包裝函式。

函式中處理從 python 傳入的引數。

實現功能邏輯。

處理 c 中的返回值，包裝成 python 物件。

在乙個 pymethoddef 結構體中註冊需要的函式。

在乙個初始化方法中註冊模組名。

把這個 c 原始檔編譯成鏈結庫。

int
add(
intx
,inty)
//int main(void)
#include
static
pyobject
*w_add
(pyobject
*self
,pyobject
*args
)else
}static
pymethoddef
extendmethods
=,,};
pymodinit_func
initdemo
()

這個檔案一般位於 python 的主目錄中。比如我的 ubuntu 10.04 下，它的位置在：

/usr/ include /python2

.6

在最後編譯的時候指定目錄就可以了。

因為 python 用到的函式與普通的 c 函式，在輸入和輸出上，會有一些不同，所以，我們需要把普通的 c 做一些封來給 python 用。

從另一方面來說，在實現功能的過程中，我們可以先完全不考慮這東西是拿給 python 用的，只專注於使用 c 把它寫好就可以了。最後，功能寫好，測試沒有問題之後，再做 python 封裝的工作。

包裝函式一般宣告成 static ，並且第乙個引數是乙個預設傳入的 python 物件，就是 python 中某個物件的屬性方法一樣，第二個引數才是我們呼叫時傳入的引數（實際上它是乙個序列化後的字串）：

static
pyobject
*w_add
(pyobject
*self
,pyobject
*args
);

因為我們的相關函式，之後是在 python 環境中被呼叫的，那麼它顯然接受的就是從 python 環境下傳入的引數。這和 c 中你看到的函式是不同的，在 python 的世界中，一切都是物件。所以，包裝函式中首先要處理的問題就是解析從 python 佔獲取的引數。

常用的函式有： pyarg_parsetuple

intx;
inty
;pyarg_parsetuple
(args
,"i|i",&
x,&y
);

pyarg_parsetuple 的作用是解析我們從 python 中傳入的 args 這個字串，然後以我們規定的格式將解析結果放入指定變數的記憶體位。

" i|i " 就表示要把傳入的東西解析成兩個整數，同樣，還有 s 表示字串等。

這部分沒什麼特別的，只需要在 c 中一樣呼叫函式就可以了，相關變數我們已經在上一步處理過了。

add(x
,y);

我們使用 c 完成了功能邏輯， c 中會產生乙個返回值，要將這個值返回到我們之前呼叫函式的 python 環境中，當然還需要經過一些處理才行。

常用的函式是： py_buildvalue 。

return
py_buildvalue
("i"
,add(x
,y));

這個函式的用法和上一步中的 pyarg_parsetuple 是一樣的，它們過程相反。 py_buildvalue 把 c 中的值按給定的格式格式化成 python 需要的物件。這裡注意一下，對於 w_add 這個函式，我們可是宣告了它的返回型別為 pyobject* 的哦。

在上面的實現完成之後，就需要作匯出的準備了。第一步，就是要在乙個型別為 pymethoddef 的結構體中註冊我們需要匯出到 python 中的函式：

static
pymethoddef
extendmethods
=,,}

這個結構體成員有四個函式：

" add " 匯出後在 pyhton 中可見的方法名。

w_add 實際對映到 c 中的方法名。

此方法的注釋。

在註冊了方法後，就要註冊此模組了。方法是定義乙個 init* 的函式：

pymodinit_func
initdemo
()

方法名必須是 init 加上模組名，然後呼叫 py_initmodule 來註冊模組，這個函式的第乙個引數就是模組名，第二個引數是此模組中我們匯出的方法，就是上一步我們定義的結構體。

最後一步就是編譯了。沒什麼特別的，指定好 python.h 標頭檔案的位置就可以了：

gcc demo.c -i /usr /include /python2.6 -shared -o demo

.so

當然，鏈結庫的名字要和我們期望匯出的模組名一致。

這樣，你就可以在 python 中使用 import 直接引入 demo 模組，然後呼叫它的 add 方法了：

import
demo
demo
.add(3
,4)

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