python調(diào)用c語言代碼過程記錄

酒鞭名馬 2021-08-10 16:39:53 瀏覽數(shù) (2432)

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很多小伙伴都知道我們最常用的python版本是由c語言進(jìn)行實(shí)現(xiàn)的，有些python掌握比較優(yōu)秀的小伙伴會(huì)了解到python是可以調(diào)用C語言的代碼的。很多追求性能的python第三方庫(kù)也是這么做的，那么python調(diào)用C代碼是怎么做的呢？小編今天帶來python調(diào)用C語言過程記錄，希望能給小伙伴解惑。

開發(fā)環(huán)境

linux: python3.5.2 + ubuntu-gnome-16.04-desktop-amd64

windows：cygwin + powershell + python3.6

膠水語言python為什么要調(diào)用c代碼?

c與python對(duì)比python不擅長(zhǎng)"大量運(yùn)算"任務(wù)，python程序優(yōu)勢(shì)在于：編寫簡(jiǎn)單，適合"IO密集型作業(yè)"(比如打開文件，下載圖片，運(yùn)行腳本)。python作為知名的"膠水語言"，快速實(shí)現(xiàn)"計(jì)算密集型作業(yè)"的方法就是"把c的代碼拿過來直接用"。

Python中的ctypes模塊可能是Python調(diào)用C方法中最簡(jiǎn)單的一種。ctypes模塊提供了和C語言兼容的數(shù)據(jù)類型和函數(shù)來加載dll文件，因此在調(diào)用時(shí)不需對(duì)源文件做任何的修改，也正是如此奠定了這種方法的簡(jiǎn)單性。

一、linux

1. 準(zhǔn)備C語言程序，保存為add.c

#include <stdio.h>
 
int add_int(int, int);
float add_float(float, float);
 
int add_int(int num1, int num2)
{
    return num1 + num2;
}
 
float add_float(float num1, float num2)
{
    return num1 + num2;
}

2. 編譯成so庫(kù)

Ubuntu下執(zhí)行：gcc -shared -Wl,-soname,adder -o adder.so -fPIC add.c

3. 準(zhǔn)備python代碼，保存為python-c.py

import ctypes
 
#load the shared object file
adder = ctypes.cdll.LoadLibrary('./adder.so')
 
#Find sum of integers
res_int = adder.add_int(4,5)
print("4 + 5 = " + str(res_int))
 
#Find sum of floats
a = ctypes.c_float(5.5)
b = ctypes.c_float(4.1)
 
add_float = adder.add_float
add_float.restype = ctypes.c_float
 
print("5.5 + 4.1 = " + str(add_float(a, b)))

4. 測(cè)試

執(zhí)行：python3 python-c.py

結(jié)果如下：

4 + 5 = 9

5.5 + 4.1 = 9.600000381469727

5. 說明

在Python文件中，一開始先導(dǎo)入ctypes模塊，然后使用cdll.LoadLibrary
函數(shù)來加載我們創(chuàng)建的庫(kù)文件。這樣我們就可以通過變量adder來使用C類庫(kù)中的函數(shù)了。當(dāng)adder.add_int()被調(diào)用時(shí)，內(nèi)部將發(fā)起一個(gè)對(duì)C函數(shù)add_int的調(diào)用。ctypes接口允許我們?cè)谡{(diào)用C函數(shù)時(shí)使用原生Python中默認(rèn)的字符串型和整型。

而對(duì)于其他類似布爾型和浮點(diǎn)型這樣的類型，必須要使用正確的ctype類型才可以。如向adder.add_float()函數(shù)傳參時(shí), 我們要先將Python中的十進(jìn)制值轉(zhuǎn)化為c_float類型，然后才能傳送給C函數(shù)。這種方法雖然簡(jiǎn)單，清晰，但是卻很受限。例如，并不能在C中對(duì)對(duì)象進(jìn)行操作。

二、windows

1. 準(zhǔn)備C語言程序，保存為add.c

同上

2. 編譯成dll庫(kù)

cygwin下執(zhí)行：gcc -shared -Wl,-soname,adder -o adder.dll -fPIC add.c

3. 準(zhǔn)備python代碼，保存為python-c.py

import ctypes
 
#load the shared object file
adder = ctypes.cdll.LoadLibrary('.\adder.dll')
 
#Find sum of integers
res_int = adder.add_int(4,5)
print("4 + 5 = " + str(res_int))
 
#Find sum of floats
a = ctypes.c_float(5.5)
b = ctypes.c_float(4.1)
 
add_float = adder.add_float
add_float.restype = ctypes.c_float
 
print("5.5 + 4.1 = " + str(add_float(a, b)))

4. 測(cè)試

powershell下執(zhí)行： .python-c.py

會(huì)出現(xiàn)以下錯(cuò)誤：