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pythonc語言混合編程pdf

發布時間: 2022-07-17 15:45:56

『壹』 如何實現 C/C++ 與 Python 的通信

屬於混合編程的問題。較全面的介紹一下,不僅限於題主提出的問題。
以下討論中,Python指它的標准實現,即CPython(雖然不是很嚴格)

本文分4個部分

C/C++ 調用 Python (基礎篇)— 僅討論Python官方提供的實現方式
Python 調用 C/C++ (基礎篇)— 僅討論Python官方提供的實現方式
C/C++ 調用 Python (高級篇)— 使用 Cython
Python 調用 C/C++ (高級篇)— 使用 SWIG

練習本文中的例子,需要搭建Python擴展開發環境。具體細節見搭建Python擴展開發環境 - 蛇之魅惑 - 知乎專欄

1 C/C++ 調用 Python(基礎篇)
Python 本身就是一個C庫。你所看到的可執行體python只不過是個stub。真正的python實體在動態鏈接庫里實現,在Windows平台上,這個文件位於 %SystemRoot%\System32\python27.dll。

你也可以在自己的程序中調用Python,看起來非常容易:

//my_python.c
#include <Python.h>

int main(int argc, char *argv[])
{
Py_SetProgramName(argv[0]);
Py_Initialize();
PyRun_SimpleString("print 'Hello Python!'\n");
Py_Finalize();
return 0;
}

在Windows平台下,打開Visual Studio命令提示符,編譯命令為
cl my_python.c -IC:\Python27\include C:\Python27\libs\python27.lib

在Linux下編譯命令為
gcc my_python.c -o my_python -I/usr/include/python2.7/ -lpython2.7

在Mac OS X 下的編譯命令同上

產生可執行文件後,直接運行,結果為輸出
Hello Python!

Python庫函數PyRun_SimpleString可以執行字元串形式的Python代碼。

雖然非常簡單,但這段代碼除了能用c語言動態生成一些Python代碼之外,並沒有什麼用處。我們需要的是C語言的數據結構能夠和Python交互。

下面舉個例子,比如說,有一天我們用Python寫了一個功能特別強大的函數:

def great_function(a):
return a + 1

接下來要把它包裝成C語言的函數。我們期待的C語言的對應函數應該是這樣的:

int great_function_from_python(int a) {
int res;
// some magic
return res;
}

首先,復用Python模塊得做『import』,這里也不例外。所以我們把great_function放到一個mole里,比如說,這個mole名字叫 great_mole.py

接下來就要用C來調用Python了,完整的代碼如下:
#include <Python.h>

int great_function_from_python(int a) {
int res;
PyObject *pMole,*pFunc;
PyObject *pArgs, *pValue;

/* import */
pMole = PyImport_Import(PyString_FromString("great_mole"));

/* great_mole.great_function */
pFunc = PyObject_GetAttrString(pMole, "great_function");

/* build args */
pArgs = PyTuple_New(1);
PyTuple_SetItem(pArgs,0, PyInt_FromLong(a));

/* call */
pValue = PyObject_CallObject(pFunc, pArgs);

res = PyInt_AsLong(pValue);
return res;
}

從上述代碼可以窺見Python內部運行的方式:

所有Python元素,mole、function、tuple、string等等,實際上都是PyObject。C語言里操縱它們,一律使用PyObject *。
Python的類型與C語言類型可以相互轉換。Python類型XXX轉換為C語言類型YYY要使用PyXXX_AsYYY函數;C類型YYY轉換為Python類型XXX要使用PyXXX_FromYYY函數。
也可以創建Python類型的變數,使用PyXXX_New可以創建類型為XXX的變數。
若a是Tuple,則a[i] = b對應於 PyTuple_SetItem(a,i,b),有理由相信還有一個函數PyTuple_GetItem完成取得某一項的值。
不僅Python語言很優雅,Python的庫函數API也非常優雅。

現在我們得到了一個C語言的函數了,可以寫一個main測試它
#include <Python.h>

int great_function_from_python(int a);

int main(int argc, char *argv[]) {
Py_Initialize();
printf("%d",great_function_from_python(2));
Py_Finalize();
}

編譯的方式就用本節開頭使用的方法。
在Linux/Mac OSX運行此示例之前,可能先需要設置環境變數:
bash:
export PYTHONPATH=.:$PYTHONPATH

csh:
setenv PYTHONPATH .:$PYTHONPATH

2 Python 調用 C/C++(基礎篇)
這種做法稱為Python擴展。
比如說,我們有一個功能強大的C函數:
int great_function(int a) {
return a + 1;
}

期望在Python里這樣使用:
>>> from great_mole import great_function
>>> great_function(2)
3

考慮最簡單的情況。我們把功能強大的函數放入C文件 great_mole.c 中。
#include <Python.h>

int great_function(int a) {
return a + 1;
}

static PyObject * _great_function(PyObject *self, PyObject *args)
{
int _a;
int res;

if (!PyArg_ParseTuple(args, "i", &_a))
return NULL;
res = great_function(_a);
return PyLong_FromLong(res);
}

static PyMethodDef GreateMoleMethods[] = {
{
"great_function",
_great_function,
METH_VARARGS,
""
},
{NULL, NULL, 0, NULL}
};

PyMODINIT_FUNC initgreat_mole(void) {
(void) Py_InitMole("great_mole", GreateMoleMethods);
}

除了功能強大的函數great_function外,這個文件中還有以下部分:

包裹函數_great_function。它負責將Python的參數轉化為C的參數(PyArg_ParseTuple),調用實際的great_function,並處理great_function的返回值,最終返回給Python環境。

出表GreateMoleMethods。它負責告訴Python這個模塊里有哪些函數可以被Python調用。導出表的名字可以隨便起,每一項有4
個參數:第一個參數是提供給Python環境的函數名稱,第二個參數是_great_function,即包裹函數。第三個參數的含義是參數變長,第四個
參數是一個說明性的字元串。導出表總是以{NULL, NULL, 0, NULL}結束。
導出函數initgreat_mole。這個的名字不是任取的,是你的mole名稱添加前綴init。導出函數中將模塊名稱與導出表進行連接。

在Windows下面,在Visual Studio命令提示符下編譯這個文件的命令是
cl /LD great_mole.c /o great_mole.pyd -IC:\Python27\include C:\Python27\libs\python27.lib

/LD 即生成動態鏈接庫。編譯成功後在當前目錄可以得到 great_mole.pyd(實際上是dll)。這個pyd可以在Python環境下直接當作mole使用。

在Linux下面,則用gcc編譯:
gcc -fPIC -shared great_mole.c -o great_mole.so -I/usr/include/python2.7/ -lpython2.7

在當前目錄下得到great_mole.so,同理可以在Python中直接使用。

本部分參考資料

《Python源碼剖析-深度探索動態語言核心技術》是系統介紹CPython實現以及運行原理的優秀教程。
Python 官方文檔的這一章詳細介紹了C/C++與Python的雙向互動Extending and Embedding the Python Interpreter
關於編譯環境,本文所述方法僅為出示原理所用。規范的方式如下:3. Building C and C++ Extensions with distutils
作為字典使用的官方參考文檔 Python/C API Reference Manual

用以上的方法實現C/C++與Python的混合編程,需要對Python的內部實現有相當的了解。接下來介紹當前較為成熟的技術Cython和SWIG。

3 C/C++ 調用 Python(使用Cython)


前面的小節中談到,Python的數據類型和C的數據類型貌似是有某種「一一對應」的關系的,此外,由於Python(確切的說是CPython)本身是
由C語言實現的,故Python數據類型之間的函數運算也必然與C語言有對應關系。那麼,有沒有可能「自動」的做替換,把Python代碼直接變成C代碼
呢?答案是肯定的,這就是Cython主要解決的問題。

安裝Cython非常簡單。Python 2.7.9以上的版本已經自帶easy_install:
easy_install -U cython

在Windows環境下依然需要Visual
Studio,由於安裝的過程需要編譯Cython的源代碼,故上述命令需要在Visual
Studio命令提示符下完成。一會兒使用Cython的時候,也需要在Visual
Studio命令提示符下進行操作,這一點和第一部分的要求是一樣的。

繼續以例子說明:
#great_mole.pyx
cdef public great_function(a,index):
return a[index]

這其中有非Python關鍵字cdef和public。這些關鍵字屬於Cython。由於我們需要在C語言中使用
「編譯好的Python代碼」,所以得讓great_function從外面變得可見,方法就是以「public」修飾。而cdef類似於Python的
def,只有使用cdef才可以使用Cython的關鍵字public。

這個函數中其他的部分與正常的Python代碼是一樣的。

接下來編譯 great_mole.pyx
cython great_mole.pyx

得到great_mole.h和great_mole.c。打開great_mole.h可以找到這樣一句聲明:
__PYX_EXTERN_C DL_IMPORT(PyObject) *great_function(PyObject *, PyObject *)

寫一個main使用great_function。注意great_function並不規定a是何種類型,它的
功能只是提取a的第index的成員而已,故使用great_function的時候,a可以傳入Python
String,也可以傳入tuple之類的其他可迭代類型。仍然使用之前提到的類型轉換函數PyXXX_FromYYY和PyXXX_AsYYY。

//main.c
#include <Python.h>
#include "great_mole.h"

int main(int argc, char *argv[]) {
PyObject *tuple;
Py_Initialize();
initgreat_mole();
printf("%s\n",PyString_AsString(
great_function(
PyString_FromString("hello"),
PyInt_FromLong(1)
)
));
tuple = Py_BuildValue("(iis)", 1, 2, "three");
printf("%d\n",PyInt_AsLong(
great_function(
tuple,
PyInt_FromLong(1)
)
));
printf("%s\n",PyString_AsString(
great_function(
tuple,
PyInt_FromLong(2)
)
));
Py_Finalize();
}

編譯命令和第一部分相同:
在Windows下編譯命令為
cl main.c great_mole.c -IC:\Python27\include C:\Python27\libs\python27.lib

在Linux下編譯命令為
gcc main.c great_mole.c -o main -I/usr/include/python2.7/ -lpython2.7

這個例子中我們使用了Python的動態類型特性。如果你想指定類型,可以利用Cython的靜態類型關鍵字。例子如下:

#great_mole.pyx
cdef public char great_function(const char * a,int index):
return a[index]

cython編譯後得到的.h里,great_function的聲明是這樣的:
__PYX_EXTERN_C DL_IMPORT(char) great_function(char const *, int);

很開心對不對!
這樣的話,我們的main函數已經幾乎看不到Python的痕跡了:
//main.c
#include <Python.h>
#include "great_mole.h"

int main(int argc, char *argv[]) {
Py_Initialize();
initgreat_mole();
printf("%c",great_function("Hello",2));
Py_Finalize();
}

在這一部分的最後我們給一個看似實用的應用(僅限於Windows):
還是利用剛才的great_mole.pyx,准備一個dllmain.c:
#include <Python.h>
#include <Windows.h>
#include "great_mole.h"

extern __declspec(dllexport) int __stdcall _great_function(const char * a, int b) {
return great_function(a,b);
}

BOOL WINAPI DllMain(HINSTANCE hinstDLL,DWORD fdwReason,LPVOID lpReserved) {
switch( fdwReason ) {
case DLL_PROCESS_ATTACH:
Py_Initialize();
initgreat_mole();
break;
case DLL_PROCESS_DETACH:
Py_Finalize();
break;
}
return TRUE;
}

在Visual Studio命令提示符下編譯:
cl /LD dllmain.c great_mole.c -IC:\Python27\include C:\Python27\libs\python27.lib

會得到一個dllmain.dll。我們在Excel裡面使用它,沒錯,傳說中的Excel與Python混合編程:

參考資料:Cython的官方文檔,質量非常高:
Welcome to Cython』s Documentation

『貳』 python調用c語言編譯器

如何讓python調用C和C++代碼

安裝python後,會有一個chm格式的python手冊。要搞明白如何讓python調用C/C++代碼(也就是寫python的 extension),你需要征服手冊中的
<<Extending && embedding>>厚厚的一章。在昨天花了一個小時看地頭暈腦脹,仍然不知道如何寫python的extension後,查閱了一些其他 書籍,最終在<<Python Programming On Win32>>書中找到了教程。
下面記錄一下如何在visual studio 2005中,寫一段C/C++的MessageBox代碼,然後提供後python調用,最後的結果當然是顯示一個MessageBox.
1. 首先要明白的是,所謂的python擴展(也就是你提供給python的c/c++代碼,不一定是c/c++代碼,可以是其他語言寫的代碼)是一個 dll,並且這個dll放在本機python安裝目錄下的DLLs目錄下(譬如我機器上的路徑是:F:\Program Files\Python25\DLLs),假如我們接下來要寫的擴展mole名為mb,python調用的代碼為: import mb
mb.showMsg("Python's really amazing, I kindda love it!")
python怎麼找到我們的mb模塊呢?就是上面說的,我們要生成一個mb.dll,然後拷貝到Dlls目錄下面,為了區別普通的dll和python專用擴展的dll,我們的 mb.dll修改成mb.pyd(python dll)
2. 搭建環境,我們要使用python提供的c頭文件和lib庫來進行擴展的開發。 在vs 2005下點擊菜單 "工具"->"選項", 打開選項對話框,選擇"項目和解決方案->VC++目錄", 然後在右邊"顯示以下內容的目錄"得comboBox上選擇"包含文件」,添加python的include目錄(我的機器上是"F:\Program
Files\Python25\include"),然後選擇庫文件,添加python的libs目錄(我的機器上是"F:\Program Files\Python25\libs")。
既然擴展是一個dll,接下來我們要建立一個「動態鏈接庫」工程,然後開始寫代碼:
#include <python.h> //python.h是包含python一些定義的頭文件,在python的include目錄下 /*
我的python版本是2.5, 因為安裝python後它沒提供debug下的lib庫文件,因此你必須生成release版的dll,
想要生成dll版本的,你要到python官網上自己去下載python源代碼,當然你可以繼續生成release版本的dll,但dll中包含調試信息

『叄』 Python與Surfer混合編程

摘要 1、PYTHON不是SURFER並不是surfer推吉發語言,發現有些語法和對顯在自帶的腳本編輯魄可用的,但是換成python就不行。網上能參考的PYTHON代碼較少。

『肆』 Python和c語言有什麼區別

前者為 腳本語言 需要虛擬機 解釋執行 ..一般情況下 不能生成exe(要使用打包工具)

後者為 為編譯型語言 ..可以直接轉換為 二進制 代碼 ...執行速度 也相對較快 ..

兩者可以混合編程

『伍』 python怎麼和C或者C++混合編程

我不知道你有沒有基礎,沒有基礎的人一般學C獲取有點難度。在C ++的要求很高。在我們學校的課程是從C語言開始教,但由於很多學生都沒有基礎,所以效果很不好。去年,我們的課程進行了調整,現在教授從簡單的語句JAVA命令,然後深入到SQL資料庫的C#一點點.......效果還不錯。基本的小學課結束後,他們將盡一切努力用QQ聊天。點擊看詳細所以我想學習編程,有什麼好介紹的科學,這取決於你自己的情況。對你有好處。

『陸』 Python核心編程(第二版)PDF和Python基礎教程(第二版)PDF

鏈接:https://pan..com/s/1Nb7euy7yqFQqALbBgKzlVw

提取碼:dfsm

Python 編程高手之路。本課程分五個階段,詳細的為您打造高手之路,本課程適合有一定python基礎的同學。

用Python可以做什麼?可以做日常任務,比如自動備份你的MP3;可以做網站,很多著名的網站就是Python寫的。總之就是能幹很多很多事。

課程目錄:

第一階段

第一章:用戶交互

第二章:流程式控制制

第三章:數據類型

第四章:字元編碼

第五章:文件處理

第二階段

第六章:函數概述

第七章:閉包函數

......

『柒』 python和C語言混編的幾種方式

C語言設計一個完整的可執行文件,然後python通過subprocess來執行該可執行文件,本質上是fork+execve。
C語言使用popen/system或者直接以系統調用級fork+exec來運行python程序也是一種混編的手段了。

『捌』 如何利用python實現類似c語言的共同體

import ctypes #你可以看看ctypes,它可以支持union,下面是一個例子

from ctypes import ( Union, Array,
c_uint8, c_uint32,
cdll, CDLL
)

class uint8_array(Array):
_type_ = c_uint8
_length_ = 4
class u_type(Union):
_fields_ = ("data", c_uint32), ("chunk", uint8_array)
# load printf function from Dynamic Linked Libary libc.so.6 (I'm use linux)
libc = CDLL(cdll.LoadLibrary('libc.so.6')._name)
printf = libc.printf
if __name__ == "__main__": # initialize union
_32bitsdata = u_type() # set values to chunk
_32bitsdata.chunk[:] = (1, 2, 3, 4) # and print it
printf(b"Data in 32 bits: %d\n", _32bitsdata.data)