Python的C/C++擴展——用SWIG封裝C++為Python模塊

鄒強發布于2019-07-31 10:11 / 670人閱讀

摘要：所以，最大的好處就是將腳本語言的開發效率和的運行效率有機的結合起來。前面的文章提到一個實現的雙數組的實現，它在中文分詞新詞發現等算法中的應用。本文以的封裝實現來說明的使用。編譯生成動態庫編譯生成的使用的，可以參考的編寫。

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Python調用C/C++代碼的利器除了boost_python外，還有SWIG（Simplified Wrapper and Interface Generator），它是用來為腳本語言調用C和C++程序的軟件開發工具，它實際上是一個編譯器，獲取C/C++的聲明和定義，用一個殼封裝起來，以便其它腳本語言訪問這些聲明。所以，SWIG 最大的好處就是將腳本語言的開發效率和 C/C++ 的運行效率有機的結合起來。

前面的文章提到一個C++實現的雙數組Trie Tree的實現：cedar，它在中文分詞、新詞發現等算法中的應用。本文以cedar的SWIG封裝實現來說明SWIG的使用。

0. 安裝swig

工欲善其事必先利其器，首先要安裝swig，Ubuntu安裝swig很簡單：

sudo aptitude install swig

1. 聲明和定義C/C++代碼

在cedar的swig目錄下面有cedar的C++聲明和實現代碼trie.h，但是這個實現里面沒有遍歷所有key的函數方法，所以我添加了一個實現，首先定義一個數據結構來定義key：

// key-value pair return type for next_key()
class kv_t {
    public:
        std::string key;
        int value;
};

添加一個函數每次返回一個key，當key字符串為空時表示遍歷結束，繼續調用的話就又從頭開始遍歷：

  // to iterate all keys
  kv_t next_key() const {
    static size_t from = 0, p = 0;
    union { int i; int x; } b;
    char key[256] = {0};
    kv_t kv;
    if(from == 0) {
        b.i = _t->begin(from, p);
    }else{
        b.i = _t->next(from, p);
    }
   if (b.i == trie_t::CEDAR_NO_PATH) {
        kv.key = "";
        kv.value = 0;
        from = 0;
        p = 0;
        return kv;
    }
    _t->suffix(key, p, from);
    kv.key = key;
    kv.value = b.x;
    return kv;
  }

2. 編寫接口文件.i

查看cedar.i可以看到SWIG的接口文件的編寫規則：

首先在 %module 后面聲明模塊名稱，這就是Python在import時使用的模塊名稱；
在%{ … %}之間包含相關頭文件
在%include 后面可以聲明對STL的支持
最后聲明要封裝的函數和變量，也可以之間包含頭文件： %include “trie.h”

3. 封裝代碼

可以在Makefile里面看到python-bindings：

python-bindings: 
        swig -Wall -python -builtin -outdir python -c++ cedar.i
        mv -f cedar_wrap.cxx python

直接make或者多帶帶運行上面的swig命令，就可以生成cedar.py和cedar_wrap.cxx文件。

4. 編譯生成動態庫

編譯生成的cedar_wrap.cxx使用python distutils的setup，可以參考python/setup.py的編寫。setup.py的build如下：

python setup.py build

就會在當前目錄下面創建目錄build，下面生成lib.linux-x86_64-2.7/cedar.py 和 _cedar.so

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