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使用C/C++編寫Python模塊擴展

Aklman / 3492人閱讀

摘要：起步由于在底層運算中會對每個運算做類型檢查這就影響了運行的性能，而利用擴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)等來編寫擴展。測試更多關(guān)于模塊擴展內(nèi)容

起步

由于python在底層運算中會對每個運算做類型檢查, 這就影響了運行的性能，而利用擴展, 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)等來編寫擴展。

前期準備

此次編寫的環(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有什么問題，確保已安裝python的開發(fā)包：sudo apt-get install python-dev

開始

以下已判斷一個數(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個部分：

導(dǎo)出函數(shù)：C模塊對外暴露的接口函數(shù)為pr_isprime，帶有self和args兩個參數(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進行正確的初始化，初始化要以init開頭，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

為模塊寫一個安裝程序：

#!/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進行編譯，系統(tǒng)會在當(dāng)前目錄下生產(chǎn)一個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完成安裝過程。

測試

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

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