Python呼叫C 程式的幾種方法

大家都知道python的優點是開發效率高，使用方便，c++則是執行效率高，這兩者可以相輔相成，不管是在python專案中嵌入c++**，或是在c++專案中用python實現外圍功能，都可能遇到python呼叫c++模組的需求，下面列舉出集中c++**匯出成python介面的幾種基本方法，一起來學習學習吧。

python直譯器就是用c實現，因此只要我們的c++的資料結構能讓python認識，理論上就是可以被直接呼叫的。我們實現test1.cpp如下

#include int add(int x, int y)    
int del(int x, int y) 
return py_buildvalue("i", add(x, y)); 
} 
return py_buildvalue("i", del(x, y)); 
} static pymethoddef test_methods = 
}; 
extern "c"
void inittest1()

編譯命令如下

g++ -fpic -shared test1.cpp -i/usr/include/python2.7 -o test1.so

-fpic：生成位置無關目標**，適用於動態連線；

-l path：表示在path目錄中搜尋庫檔案，如-l.表示在當前目錄；

-i path：表示在path目錄中搜尋標頭檔案；

-o file：制定輸出檔案為file；

-shared：生成乙個共享庫檔案；

執行python直譯器，測試如下

>>> import test1 
>>> test1.add(1,2) 
3

這裡要注意一下幾點

如果生成的動態庫名字為test1，則原始檔裡必須有inittest1這個函式，且py_initmodule的第乙個引數必須是「test1」，否則python匯入模組會失敗

如果是cpp原始檔，inittest1函式必須用extern "c"修飾，如果是c原始檔，則不需要。原因是python直譯器在導入庫時會尋找init***這樣的函式，而c和c++對函式符號的編碼方式不同，c++在對函式符號進行編碼時會考慮函式長度和引數型別，具體可以通過nm test1.so檢視函式符號，c++filt工具可通過符號反解出函式原型

我們使用和上面同樣的例子，實現test2.cpp如下

#include #include using namespace boost::python; 
int add(const int x, const int y) 
int del(const int x, const int y) 
boost_python_module(test2)

其中boost_python_module的引數為要匯出的模組名字，編譯命令如下

g++ test2.cpp -fpic -shared -o test2.so -i/usr/include/python2.7 -i/usr/local/include -l/usr/local/lib -lboost_python

注意：編譯時需要指定boost標頭檔案和庫的路徑，我這裡分別是/usr/local/include和/usr/local/lib

或者通過setup.py匯出模組

#!/usr/bin/env python 
from distutils.core import setup 
from distutils.extension import extension 
setup(name="packagename", 
ext_modules=[ 
extension("test2", ["test2.cpp"], 
libraries = ["boost_python"]) 
])

extension的第乙個引數為模組名，第二個引數為檔名

執行如下命令

python setup.py build

這時會生成build目錄，找到裡面的test2.so，並進入同一級目錄，驗證如下

>>> import test2 
>>> test2.add(1,2) 
3>>> test2.del(1,2) 
-1

test3.cpp實現如下

#include using namespace boost::python; 
class test 
int del(const int x, const int y) 
}; 
boost_python_module(test3)

注意：boost_python_module裡的.def使用方法有點類似python的語法，等同於

class_("test").def("add", &test::add); 
class_("test").def("del", &test::del);

編譯命令如下

g++ test3.cpp -fpic -shared -o test3.so -i/usr/include/python2.7 -i/usr/local/include/boost -l/usr/local/lib -lboost_python

測試如下

>>> import test3 
>>> test = test3.test() 
>>> test.add(1,2) 
3>>> test.del(1,2) 
-1

test4.cpp實現如下

#include using namespace boost::python; 
class test 
}; int del(const int x, const int y, const int z = 100) 
boost_python_member_function_overloads(add_member_overloads, add, 2, 3) 
boost_python_function_overloads(del_overloads, del, 2, 3) 
boost_python_module(test4)

這裡add和del函式均採用了預設引數，del為普通函式，add為類成員函式，這裡分別呼叫了不同的巨集，巨集的最後兩個引數分別代表函式的最少引數個數和最多引數個數

編譯命令如下

g++ test4.cpp -fpic -shared -o test4.so -i/usr/include/python2.7 -i/usr/local/include/boost -l/usr/local/lib -lboost_python

測試如下

>>> import test4 
>>> test = test4.test() 
>>> print test.add(1,2) 
103>>> print test.add(1,2,z=3) 
6>>> print test4.del(1,2) 
-1>>> print test4.del(1,2,z=3) 
-1

既然是匯出為python介面，呼叫者難免會使用python特有的資料結構，比如tuple,list,dict，由於原生態方法太麻煩，這裡只記錄boost的使用方法，假設要實現如下的python函式功能

def square(list_a)

即對傳入的list每個元素計算平方，返回list型別的結果，**如下

#include boost::python::list square(boost::python::list& data) 
return ret; 
} 
boost_python_module(test5)

編譯命令如下

g++ test5.cpp -fpic -shared -o test5.so -i/usr/include/python2.7 -i/usr/local/include/boost -l/usr/local/lib -lboost_python

測試如下

>>> import test5 
>>> test5.square([1,2,3]) 
[1, 4, 9]

boost實現了boost::python::tuple,boost::python::list,boost::python::dict這幾個資料型別，使用方法基本和python保持一致，具體方法可以檢視boost標頭檔案裡的boost/python/tuple.hpp及其它對應檔案

另外比較常用的乙個函式是boost::python::make_tuple()，使用方法如下

boost::python::tuple(int a, int b, int c)

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