實現C與python混合編程方法
代碼如下:
/* tcpportping.c */
#include <Python.h>
#include <string.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <netdb.h>
#include <sys/time.h>
/* count time functions */
static double mytime(void)
{
struct timeval tv;
if (gettimeofday(&tv, NULL) == -1)
return 0.0;
return (double)tv.tv_usec + (double)tv.tv_sec * 1000000;
}
static PyObject * /* returns object */
tcpping(PyObject *self, PyObject *args )
{
struct sockaddr_in addr;
struct hostent *hp;
double time;
char *host = NULL;
int fd;
int port, timeout;
if (!PyArg_ParseTuple(args, "sii", &host, &port, &timeout)) /* convert Python -> C */
return NULL; /* null=raise exception */
if ((fd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0)) < 0) {
return Py_BuildValue("d", -1.0); /* convert C -> Python */
}
bzero((char *)&addr, sizeof(addr));
if ((hp = gethostbyname(host)) == NULL) {
return Py_BuildValue("d", -2.0); /* convert C -> Python */
}
b(hp->h_addr, &addr.sin_addr, hp->h_length);
addr.sin_family = AF_INET;
addr.sin_port = htons(port);
struct timeval tv;
tv.tv_sec = 0;
tv.tv_usec = timeout * 1000;
double stime = mytime();
if (connect(fd, (struct sockaddr*)&addr, sizeof(addr)) < 0) {
return Py_BuildValue("d", -3.0); /* convert C -> Python */
}
fd_set read, write;
FD_ZERO(&read);
FD_ZERO(&write);
FD_SET(fd, &read);
FD_SET(fd, &write);
if (select(fd + 1, &read, &write, NULL, &tv) == 0) {
close(fd);
return Py_BuildValue("d", -4.0); /* convert C -> Python */
}
double etime = mytime();
time = etime - stime;
if (!FD_ISSET(fd, &read) && !FD_ISSET(fd, &write)) {
close(fd);
return Py_BuildValue("d", -4.0); /* convert C -> Python */
}
close(fd);
return Py_BuildValue("d", time/1000); /* convert C -> Python */
}
/* registration table */
static struct PyMethodDef portping_methods[] = {
{"tcpping", tcpping, METH_VARARGS}, /* method name, C func ptr, always-tuple */
{NULL, NULL} /* end of table marker */
};
/* mole initializer */
void inittcpportping( ) /* called on first import */
{ /* name matters if loaded dynamically */
(void) Py_InitMole("tcpportping", portping_methods); /* mod name, table ptr */
}
⑵ 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。
導
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）
在
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
4 Python調用C/C++（使用SWIG）
用
C/C++對腳本語言的功能擴展是非常常見的事情，Python也不例外。除了SWIG，市面上還有若干用於Python擴展的工具包，比較知名的還有
Boost.Python、SIP等，此外，Cython由於可以直接集成C/C++代碼，並方便的生成Python模塊，故也可以完成擴展Python
的任務。
答主在這里選用SWIG的一個重要原因是，它不僅可以用於Python，也可以用於其他語言。如今SWIG已經支持C/C++的
好基友Java，主流腳本語言Python、Perl、Ruby、PHP、JavaScript、tcl、Lua，還有Go、C#，以及R。SWIG是基
於配置的，也就是說，原則上一套配置改變不同的編譯方法就能適用各種語言（當然，這是理想情況了……）
SWIG的安裝方便，有Windows的預編譯包，解壓即用，綠色健康。主流Linux通常集成swig的包，也可以下載源代碼自己編譯，SWIG非常小巧，通常安裝不會出什麼問題。
用SWIG擴展Python，你需要有一個待擴展的C/C++庫。這個庫有可能是你自己寫的，也有可能是某個項目提供的。這里舉一個不浮誇的例子：希望在Python中用到SSE4指令集的CRC32指令。
首先打開指令集的文檔：https://software.intel.com/en-us/node/514245
可以看到有6個函數。分析6個函數的原型，其參數和返回值都是簡單的整數。於是書寫SWIG的配置文件（為了簡化起見，未包含2個64位函數）：
/* File: mymole.i */
%mole mymole
%{
#include "nmmintrin.h"
%}
int _mm_popcnt_u32(unsigned int v);
unsigned int _mm_crc32_u8 (unsigned int crc, unsigned char v);
unsigned int _mm_crc32_u16(unsigned int crc, unsigned short v);
unsigned int _mm_crc32_u32(unsigned int crc, unsigned int v);
接下來使用SWIG將這個配置文件編譯為所謂Python Mole Wrapper
swig -python mymole.i
得到一個 mymole_wrap.c和一個mymole.py。把它編譯為Python擴展：
Windows：
cl /LD mymole_wrap.c /o _mymole.pyd -IC:\Python27\include C:\Python27\libs\python27.lib
Linux：
gcc -fPIC -shared mymole_wrap.c -o _mymole.so -I/usr/include/python2.7/ -lpython2.7
注意輸出文件名前面要加一個下劃線。
現在可以立即在Python下使用這個mole了：
>>> import mymole
>>> mymole._mm_popcnt_u32(10)
⑶ python與c++混合編程如何入門
派桑和c/c++實際上是不同的工具，一個是斧頭，一個是菜刀，各有各的用途。非要把讓菜刀能砍柴，讓斧頭能切菜，這種努力有無必要，值得考慮。
派桑常用劇本，嚕蘇，速度慢，不嚴謹，但有它的便利，例如它有 list, tuple, 之類的東西。
混合編程 常用於 提高 派桑 速度。
常用 方法 是（1）包含 Python.h 文件頭 （2）定義 派桑 的 各種對象 為 各種 c 結構
（3）派桑 的 各種對象用指針，名字用 Py 或 _Py大頭 動態分配 在 heap （4）用函數跟蹤統計 各種對象結構 的個數變化，即時 釋放內存（5）及時處理 派桑 exception
(6) 輸出為派桑的數據格式。
我沒有合起來用過，不過基本套路如此。
⑷ python 可擴展主要體現
就算你的項目中有大量的Python代碼,你也依舊可以有條不紊地通過將其分離為多個文件或模塊加以組織管理。而且你可以從一個模塊中選取代碼，而從另一個模塊中讀取屬性。更棒的是，對於所有模塊，Python的訪問語法都是相同的。不管這個模塊是Python標准庫中的還是你一分鍾之前創造的，哪怕是你用其他語言寫的擴展都沒問題!藉助這些特點，你會感覺自己根據需要「擴展」了這門語言，而且你已經這么做了。
代碼中的瓶頸，可能是在性能分析中總排在前面的那些熱門或者一些特別強調性能的地方，可以作為Python擴展用C重寫。需要重申的是，這些介面和純Python模塊的介面是一模一樣的，乃至代碼和對象的訪問方法也是如出一轍的。唯一不同的是，這些代碼為性能帶來了顯著的提升。自然，這全部取決你的應用程序以及它對資源的需求情況。很多時候，使用編譯型代碼重寫程序的瓶頸部分絕對是益處多多的，因為它能明顯提升整體性能。
程序設計語言中的這種可擴展性使得工程師能夠靈活附加或定製工具，縮短開發周期。雖然像C、C++乃至Java等主流第三代語言(3GL)都擁有該特性，但是這么容易地使用C編寫擴展確實是Python的優勢。此外，還有像PyRex這樣的工具，允許C和Python混合編程，使編寫擴展更加輕而易舉，因為它會把所有的代碼都轉換成C語言代碼。
因為Python的標准實現是使用C語言完成的(也就是CPython)，所以要使用C和C++編寫Python擴展。Python 的Java實現被稱作Jython,要使用Java編寫其擴展。最後,還有IronPython,這是針對.NET或Mono平台的C#實現。你可以使用C#或者VB.Net擴展IronPython.
⑸ 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。
⑹ python怎麼和C或者C++混合編程
不難的，就是一個套路，主要是3步：
1.把Python的數據類型轉換為C/C++支持的數據類型；
2.調用C/C++函數，得到結果；
3.將結果轉換為Python支持的數據類型，返回。
相當於寫個中間層。
⑺ 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。
導
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）
在
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
4 Python調用C/C++（使用SWIG）
用
C/C++對腳本語言的功能擴展是非常常見的事情，Python也不例外。除了SWIG，市面上還有若干用於Python擴展的工具包，比較知名的還有
Boost.Python、SIP等，此外，Cython由於可以直接集成C/C++代碼，並方便的生成Python模塊，故也可以完成擴展Python
的任務。
答主在這里選用SWIG的一個重要原因是，它不僅可以用於Python，也可以用於其他語言。如今SWIG已經支持C/C++的
好基友Java，主流腳本語言Python、Perl、Ruby、PHP、JavaScript、tcl、Lua，還有Go、C#，以及R。SWIG是基
於配置的，也就是說，原則上一套配置改變不同的編譯方法就能適用各種語言（當然，這是理想情況了……）
SWIG的安裝方便，有Windows的預編譯包，解壓即用，綠色健康。主流Linux通常集成swig的包，也可以下載源代碼自己編譯，SWIG非常小巧，通常安裝不會出什麼問題。
用SWIG擴展Python，你需要有一個待擴展的C/C++庫。這個庫有可能是你自己寫的，也有可能是某個項目提供的。這里舉一個不浮誇的例子：希望在Python中用到SSE4指令集的CRC32指令。
首先打開指令集的文檔：https://software.intel.com/en-us/node/514245
可以看到有6個函數。分析6個函數的原型，其參數和返回值都是簡單的整數。於是書寫SWIG的配置文件（為了簡化起見，未包含2個64位函數）：
/* File: mymole.i */
%mole mymole
%{
#include "nmmintrin.h"
%}
int _mm_popcnt_u32(unsigned int v);
unsigned int _mm_crc32_u8 (unsigned int crc, unsigned char v);
unsigned int _mm_crc32_u16(unsigned int crc, unsigned short v);
unsigned int _mm_crc32_u32(unsigned int crc, unsigned int v);
接下來使用SWIG將這個配置文件編譯為所謂Python Mole Wrapper
swig -python mymole.i
得到一個 mymole_wrap.c和一個mymole.py。把它編譯為Python擴展：
Windows：
cl /LD mymole_wrap.c /o _mymole.pyd -IC:\Python27\include C:\Python27\libs\python27.lib
Linux：
gcc -fPIC -shared mymole_wrap.c -o _mymole.so -I/usr/include/python2.7/ -lpython2.7
注意輸出文件名前面要加一個下劃線。
現在可以立即在Python下使用這個mole了：
>>> import mymole
>>> mymole._mm_popcnt_u32(10)
2
⑻ 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。
導
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）
在
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
⑼ 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。
導
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）
在
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
出自：Jerry Jho