用C/C++扩展Python
Python是一门功能强大的脚本语言，它的强大不仅表现在功能上，还表现在其扩展性上。她提供大量的API以方便程序员利用C/C++对Python进行扩展。因为执行速度慢几乎是所有脚本语言的通病，Python通过一个巧妙的方法，使得程序员可以利用C/C++编写执行速度比较慢的模块，从而获得与C/C++差不多的执行性能。本文给出一个例子说明怎样用C来扩展Python。
1、在C和Python之间进行数据类型转化
Python有六种基本数据类型：整型，浮点型，字符串，列表，字典，元组。在进行介绍之前，我们先了解一下怎么在C和Python之间转化几种常用的数据类型。
整型转化
PyObject *pInt = Py_BuildValue("i", 2007);
浮点型转化
PyObject *pFloat = Py_BuildValue("f", 3.14);
字符串转化
PyObject *pString = Py_BuildValue("s", "I am Yan.Dingcheng");
2、用C扩展Python
在了解了常用的数据类型转化以后，我们就可以编写一些C程序来扩展Python了。比如下面有个C文件exam.c，我们要在Python里调用它里面的函数。
int
power(
int
a)
{
return
a
*
a;
}
int
add_int(
int
a,
int
b)
{
return
a
+
b;
}
void
my_print(
const
char
*
s)
{
if
(
!
s) {
return
;
}
printf(
"
%s /n
"
, s);
}
void
whoami(
void
)
{
printf(
"
I am plusboy. /n
"
);
}
那么我们首先要将其实现为Python的一个模块，这需要编写一个封装接口，我们把它保存为wrap_exam.c，示例如下：
#include
<
Python.h
>
PyObject
*
wrap_power(PyObject
*
self, PyObject
*
args)
{
int
result, n;
/*
这里args包含Python解释器要传递给C函数的参数列表，
"i:power"表示要给power函数传递一个整数，
n保存从Python脚本里传过来的参数
*/
if
(
!
PyArg_ParseTuple(args,
"
i:power
"
,
&
n)) {
return
NULL;
}
result
=
power(n);
return
Py_BuildValue(
"
i
"
, result);
}
PyObject
*
wrap_add_int(PyObject
*
self, PyObject
*
args)
{
int
result, a, b;
/*
这里args包含Python解释器要传递给C函数的参数列表，
"ii:power"表示要给add_int函数传递两个整数，
a, b保存从Python脚本里传过来的参数
*/
if
(
!
PyArg_ParseTuple(args,
"
ii:add_int
"
,
&
a,
&
b)) {
return
NULL;
}
result
=
add_int(a, b);
return
Py_BuildValue(
"
i
"
, result);
}
PyObject
*
wrap_my_print(PyObject
*
self, PyObject
*
args)
{
char
*
s
=
NULL;
/*
这里args包含Python解释器要传递给C函数的参数列表，
"s:my_print"表示要给my_print函数传递一个字符串，
s保存从Python脚本里传过来的参数
*/
if
(
!
PyArg_ParseTuple(args,
"
s:my_print
"
,
&
s)) {
Py_INCREF(Py_None);
return
Py_None;
}
my_print(s);
Py_INCREF(Py_None);
return
Py_None;
}
PyObject
*
wrap_whoami(PyObject
*
self, PyObject
*
args)
{
whoami();
Py_INCREF(Py_None);
/*
引用计数加1
*/
return
Py_None;
}
/*
这里一个函数列表，它给出了所有可以被Python使用的函数。
函数列表由四个部分组成：函数名，导出函数，参数传递方式和函数描述。
其中参数传递方式有两种，METH_VARARGS是标准形式，它通过Python的元组
在Python解释器和C函数之间传递参数，另一种是METH_KEYWORDS，它通过
Python的字典类型在Python解释器和C函数之间传递参数。
*/
static
PyMethodDef examMethods[]
=
{
{
"
power
"
, wrap_power, METH_VARARGS,
"
calculate power
"
},
{
"
add_int
"
, wrap_add_int, METH_VARARGS,
"
add int
"
},
{
"
my_print
"
, wrap_my_print, METH_VARARGS,
"
print string
"
},
{
"
whoami
"
, wrap_whoami, METH_VARARGS,
"
who am i
"
},
{NULL, NULL,
0
, NULL}
};
/*
这是初始化函数，所有的扩展模块都必须要有一个初始化函数，以便Python能对模块进行初始化，
Python解释器规定所有初始化函数的函数名都必须以以下方式构成：
init + 模块名
这样当Python解释器导入模块的时候将根据模块名查找初始化函数，一旦找到就调用该初始化函数，
初始化函数则调用Py_InitModule()来注册在该模块中可以用到的函数。
*/
void
initexam()
{
PyObject
*
m
=
Py_InitModule(
"
exam
"
, examMethods);
}
最后是编译链接
[plusboy@plusboy]$gcc -fpic -shared -o exam.so exam.c wrap_exam.c -I/usr/include/python2.3
下面是相应的Python测试程序，test.py
#
!/usr/bin/python
import
exam
print
exam.power(
2
)
print
exam.add_int(
100
,
100
)
exam.my_print(
"
I am plusboy
"
)
exam.whoami()
3、执行结果
[plusboy@plusboy exam]$./test.py
4
200
I am plusboy
I am plusboy.
4、总结
所有的Python导出函数都有一个相同的函数原型
PyObject *fucn(PyObject *self, PyObject *args);
self参数只有当C函数被实现为内联函数的时候才会被用到，args参数包含Python解释器要传递给C函数的参数列表。
所有的导出函数都返回一个指向PyObject的指针，如果对应的C函数没有返回值，即返回类型为void，则应返回一个全局的None对像，并将其引用计数加1。如下所示：
PyObject
*
wrap_whoami(PyObject
*
self, PyObject
*
args)
{
whoami();
Py_INCREF(Py_None);
/*
引用计数加1
*/
return
Py_None;
}
参考文章：
http://www-128.ibm.com/developerworks/cn/linux/l-pythc/index.html
