二、Python调用C/C++
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1、Python调用C动态链接库
Python调用C库比较简单，不经过任何封装打包成so，再使用python的ctypes调用即可。
（1）C语言文件：pycall.c
[html] view plain copy
/***gcc -o libpycall.so -shared -fPIC pycall.c*/
#include stdio.h
#include stdlib.h
int foo(int a, int b)
{
printf("you input %d and %d\n", a, b);
return a+b;
}
（2）gcc编译生成动态库libpycall.so：gcc -o libpycall.so -shared -fPIC pycall.c。使用g++编译生成C动态库的代码中的函数或者方法时，需要使用extern "C"来进行编译。
（3）Python调用动态库的文件：pycall.py
[html] view plain copy
import ctypes
ll = ctypes.cdll.LoadLibrary
lib = ll("./libpycall.so")
lib.foo(1, 3)
print '***finish***'
（4）运行结果：
2、Python调用C++(类)动态链接库
需要extern "C"来辅助，也就是说还是只能调用C函数，不能直接调用方法，但是能解析C++方法。不是用extern "C"，构建后的动态链接库没有这些函数的符号表。
（1）C++类文件：pycallclass.cpp
[html] view plain copy
#include iostream
using namespace std;
class TestLib
{
public:
void display();
void display(int a);
};
void TestLib::display() {
cout"First display"endl;
}
void TestLib::display(int a) {
cout"Second display:"aendl;
}
extern "C" {
TestLib obj;
void display() {
obj.display();
}
void display_int() {
obj.display(2);
}
}
（2）g++编译生成动态库libpycall.so：g++ -o libpycallclass.so -shared -fPIC pycallclass.cpp。
（3）Python调用动态库的文件：pycallclass.py
[html] view plain copy
import ctypes
so = ctypes.cdll.LoadLibrary
lib = so("./libpycallclass.so")
print 'display()'
lib.display()
print 'display(100)'
lib.display_int(100)
（4）运行结果：
3、Python调用C/C++可执行程序
（1）C/C++程序：main.cpp
[html] view plain copy
#include iostream
using namespace std;
int test()
{
int a = 10, b = 5;
return a+b;
}
int main()
{
cout"---begin---"endl;
int num = test();
cout"num="numendl;
cout"---end---"endl;
}
（2）编译成二进制可执行文件：g++ -o testmain main.cpp。
（3）Python调用程序：main.py
[html] view plain copy
import commands
import os
main = "./testmain"
if os.path.exists(main):
rc, out = commands.getstatusoutput(main)
print 'rc = %d, \nout = %s' % (rc, out)
print '*'*10
f = os.popen(main)
data = f.readlines()
f.close()
print data
print '*'*10
os.system(main)
（4）运行结果：
4、扩展Python（C++为Python编写扩展模块）
所有能被整合或导入到其它python脚本的代码，都可以被称为扩展。可以用Python来写扩展，也可以用C和C++之类的编译型的语言来写扩展。Python在设计之初就考虑到要让模块的导入机制足够抽象。抽象到让使用模块的代码无法了解到模块的具体实现细节。Python的可扩展性具有的优点：方便为语言增加新功能、具有可定制性、代码可以实现复用等。
为 Python 创建扩展需要三个主要的步骤：创建应用程序代码、利用样板来包装代码和编译与测试。
（1）创建应用程序代码
[html] view plain copy
#include stdio.h
#include stdlib.h
#include string.h
int fac(int n)
{
if (n 2) return(1); /* 0! == 1! == 1 */
return (n)*fac(n-1); /* n! == n*(n-1)! */
}
char *reverse(char *s)
{
register char t, /* tmp */
*p = s, /* fwd */
*q = (s + (strlen(s) - 1)); /* bwd */
while (p q) /* if p q */
{
t = *p; /* swap move ptrs */
*p++ = *q;
*q-- = t;
}
return(s);
}
int main()
{
char s[BUFSIZ];
printf("4! == %d\n", fac(4));
printf("8! == %d\n", fac(8));
printf("12! == %d\n", fac(12));
strcpy(s, "abcdef");
printf("reversing 'abcdef', we get '%s'\n", \
reverse(s));
strcpy(s, "madam");
printf("reversing 'madam', we get '%s'\n", \
reverse(s));
return 0;
}
上述代码中有两个函数，一个是递归求阶乘的函数fac()；另一个reverse()函数实现了一个简单的字符串反转算法，其主要目的是修改传入的字符串，使其内容完全反转，但不需要申请内存后反着复制的方法。
（2）用样板来包装代码
接口的代码被称为“样板”代码，它是应用程序代码与Python解释器之间进行交互所必不可少的一部分。样板主要分为4步：a、包含Python的头文件；b、为每个模块的每一个函数增加一个型如PyObject* Module_func()的包装函数；c、为每个模块增加一个型如PyMethodDef ModuleMethods[]的数组；d、增加模块初始化函数void initModule()。
使用Python的ctypes，我们可以直接调用由C直接编译出来的函数。其实就是调用动态链接库中的函数。为什么我们需要这样做呢，因为有些时候，我们可能需要一个性能上比较讲究的算法，有些时候，我们可以在Python中使用已经有了的现成的被封闭在动态链接库中的函数。下面是如何调用的示例。
首先，我们用一个乘法来表示一个算法功能。下面是C的程序：
int multiply(int num1, int num2){
return num1 * num2;
}
如果在Windows下，你可能需要写成下面这个样子：
#include windows.h
BOOL APIENTRYDll
Main(HANDLE hModule, DWORD dwReason, LPVOID lpReserved){
return TRUE;
}
__declspec(dllexport)
intmultiply(int num1, int num2){
return num1 * num2;
}
然后，自然是把这个C文件编成动态链接库：
Linux下的编译：
gcc -c -fPIC libtest.c
gcc -shared libtest.o -o libtest.so
Windows下的编译：
cl -LD libtest.c -libtest.dll
于是在我们的Python中可以这样使用：
(其中的libtest.so在Windows下改成libtest.dll即可)
from ctypes import *
import os
libtest = cdll.LoadLibrary(os.getcwd() + '/libtest.so')
print libtest.multiply(2, 2)4
注意：上面的Python脚本中需要把动态链接库放到当前目录中。
下面是一个例子：
首先是python的一个简单函数
class Hello:
def __init__(self, x):
self.a = x
def print(self, x=None):
print(x)
def xprint():
print("hello world")
if __name__ == "__main__":
xprint()
h = Hello(5)
h.print()1
下面是C语言
#include python3.4m/Python.h
#include stdio.h
#include stdlib.h
#include string.h
int main()
{
Py_Initialize();
// 将当前目录加入sys.path
PyRun_SimpleString("import sys");
PyRun_SimpleString("sys.path.append('./')");
// 导入hello.py模块
PyObject *pmodule = PyImport_ImportModule("hello");
// 获得函数xprint对象，并调用，输出“hello world\n”
PyObject *pfunc = PyObject_GetAttrString(pmodule, "xprint");
PyObject_CallFunction(pfunc, NULL);
// 获得类Hello并生成实例pinstance，并调用print成员函数，输出“5 6\n”
PyObject *pclass = PyObject_GetAttrString(pmodule, "Hello");
PyObject *arg = Py_BuildValue("(i)", 5);
PyObject *pinstance = PyObject_Call(pclass, arg, NULL);
PyObject_CallMethod(pinstance, "print", "i", 6);
Py_Finalize();
return 0;
}
编译命令如下：
gcc pyapi.c -lpython3.4m -o pyapi
在函数声明加入前缀，如
__declspec(dllexport) int Fun(int a, int b)
否则在加载该dll时会提示找不到该符号
在windows下可以通过vs自带的dumpbin工具查看可被调用符号
dumpbin /exports test.dll
C函数在调用过程中关于参数传递和压栈由多种规定，作为dll提供给其他程序调用时，必须明确并统一为同一种调用规定，否则会导致栈破坏，编译器负责具体实现调用规定，主要有以下几种调用规定
python下调用C库有多种方式，ctypes是其中一种比较方便的，调用时首先需要加载dll文件，根据C dll的调用规定不同需要使用不同接口，使用ctypes需要 import ctypes 库
对于简单的C函数，例如 int add(int a, int b) ， 此时就可以直接调用了，如
对于较复杂的C函数的参数情况，ctypes调用时对入参和出餐做一定处理，这里分情况讨论
以上包含了几种主要的参数传递情况，ctypes也提供了一个较为完整的python类型和C类型的对照，如下：
