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使用C/C++編寫Python模塊擴展

Aklman / 3500人閱讀

摘要：起步由于在底層運算中會對每個運算做類型檢查這就影響了運行的性能，而利用擴展可以避免這樣的情況獲得優越的執行性能，利用提供的，如宏，類型，函數等來編寫擴展。測試更多關于模塊擴展內容

起步

由于python在底層運算中會對每個運算做類型檢查, 這就影響了運行的性能，而利用擴展, 可以避免這樣的情況, 獲得優越的執行性能，利用Python提供的C API，如宏，類型，函數等來編寫擴展。

前期準備

此次編寫的環境為：

系統：Ubuntu 15.10

GCC：5.2.1

Python：2.7.10

環境版本不一致一般也不會有什么問題，確保已安裝python的開發包：sudo apt-get install python-dev

開始

以下已判斷一個數是否為質數為例，py.c:

#include
#include //有的是#include

//判斷是否是質數
static PyObject *pr_isprime(PyObject *self, PyObject *args) {
    int n, num;
    //解析參數
    if (!PyArg_ParseTuple(args, "i", &num)) {
        return NULL;
    }

    if (num < 1) {
        return Py_BuildValue("i", 0); //C類型轉成python對象
    }

    n = num - 1;
    while (n > 1) {
        if (num % n == 0)
            return Py_BuildValue("i", 0);
        n--;
    }
    return Py_BuildValue("i", 1);
}

static PyMethodDef PrMethods[] = {
    //方法名，導出函數，參數傳遞方式，方法描述。
    {"isPrime", pr_isprime, METH_VARARGS, "check if an input number is prime or not."},
    {NULL, NULL, 0, NULL}
};

void initpr(void) {
    (void) Py_InitModule("pr", PrMethods);
}

以上代碼包含了3個部分：

導出函數：C模塊對外暴露的接口函數為pr_isprime，帶有self和args兩個參數，args包含了python解釋器要傳給c函數的所有參數，通常使用PyArg_ParseTuple()來獲得這些參數值。

初始化函數：一遍python解釋器能夠對模塊進行正確的初始化，初始化要以init開頭，如initp。

方法列表：提供給外部的python程序使用函數名稱映射表PrMethods，它是一個PyMethodDef結構體，成員依次是方法名，導出函數，參數傳遞方式，方法描述。

PyMethodDef原型：

struct PyMethodDef {
    char* ml_name;        #方法名
    PyCFunction ml_meth;  #導出函數
    int ml_flags;         #參數傳遞方式
    char* ml_doc;         #方法描述
}

參數傳遞方式一般設置為METH_VARARGS,該結構體必須設置以{NULL, NULL, 0, NULL}表示一條空記錄作為結尾。

setup.py腳本

為模塊寫一個安裝程序：

#!/usr/bin/env python
# coding=utf-8

from distutils.core import setup, Extension

module = Extension("pr", sources = ["py.c"])

setup(name = "Pr test", version = "1.0", ext_modules = [module])

使用python setup.py build進行編譯，系統會在當前目錄下生產一個build目錄，里面包含pr.so和pr.o文件。

安裝模塊

下面三種方法任一種都可以：

將生產的pr.so復制到python的site_packages目錄下（我的是/usr/local/lib/python2.7/dist-packages,放到site_packages反而沒作用）。

或者將pr.so路徑添加到sys.path中。

或者用python setup.py install讓python完成安裝過程。

測試

更多關于C模塊擴展內容：https://docs.python.org/2/c-a...

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