程序師世界是廣大編程愛好者互助、分享、學習的平台,程序師世界有你更精彩!
首頁
編程語言
C語言|JAVA編程
Python編程
網頁編程
ASP編程|PHP編程
JSP編程
數據庫知識
MYSQL數據庫|SqlServer數據庫
Oracle數據庫|DB2數據庫
您现在的位置: 程式師世界 >> 編程語言 >  >> 更多編程語言 >> Python

Python進階系列(十四)

編輯:Python

Python/C API

Python/C API可能是被最廣泛使用的方法。它不僅簡單,而且可以在C代碼中操作你的Python對象。

這種方法需要以特定的方式來編寫C代碼以供Python去調用它。所有的Python對象都被表示為一種叫做PyObject的結構體,並且Python.h頭文件中提供了各種操作它的函數。例如,如果PyObject表示為PyListType(列表類型)時,那麼我們便可以使用PyList_Size()函數來獲取該結構的長度,類似Python中的len(list)函數。大部分對Python原生對象的基礎函數和操作在Python.h頭文件中都能找到。

示例

編寫一個C擴展,添加所有元素到一個Python列表(所有元素都是數字)

來看一下我們要實現的效果,這裡演示了用Python調用C擴展的代碼

Though it looks like an ordinary python import, the addList module #is implemented

import addList

l = [1,2,3,4,5]
print "Sum of List - " + str(l) + " = " + str(addList.add(l))

上面的代碼和普通的Python文件並沒有什麼分別,導入並使用了另一個叫做addList的Python模塊。唯一差別就是這個模塊並不是用Python編寫的,而是C。

接下來我們看看如何用C編寫addList模塊,這可能看起來有點讓人難以接受,但是一旦你了解了這之中的各種組成,你就可以一往無前了。


//Python.h has all the required function definitions to manipulate the Python #include <Python.h>
//This is the function that is called from your python code
static PyObject* addList_add(PyObject* self, PyObject* args){
PyObject * listObj;
//The input arguments come as a tuple, we parse the args to get //the various
//In this case it's only one list variable, which will now be //referenced
if (! PyArg_ParseTuple( args, "O", &listObj ))
return NULL;
//length of the list
long length = PyList_Size(listObj);
//iterate over all the elements
int i, sum =0;
for (i = 0; i < length; i++) {
//get an element out of the list - the element is also a //python objects
PyObject* temp = PyList_GetItem(listObj, i);
//we know that object represents an integer - so convert it //into C
long elem = PyInt_AsLong(temp);
sum += elem;
}
//value returned back to python code - another python object
//build value here converts the C long to a python integer
return Py_BuildValue("i", sum);
}
//This is the docstring that corresponds to our 'add' function.
static char addList_docs[] ="add( ): add all elements of the list\n";
/* This table contains the relavent info mapping -
<function-name in python module>, <actual-function>,
<type-of-args the function expects>, <docstring associated with the function>
*/
static PyMethodDef addList_funcs[] = {
{"add", (PyCFunction)addList_add, METH_VARARGS, addList_docs},
{NULL, NULL, 0, NULL}
};
/*
addList is the module name, and this is the initialization block of the <desired module name>, <the-info-table>, <module's-docstring>
*/
PyMODINIT_FUNC initaddList(void){
Py_InitModule3("addList", addList_funcs, "Add all ze lists");
}

逐步解釋

  1. Python.h頭文件中包含了所有需要的類型(Python對象類型的表示)和函數定義(對Python對象的操作)
  2. 接下來我們編寫將要在Python調用的函數, 函數傳統的命名方式由{模塊名}_{函數名}組成,所以我們將其命名為addList_add
  3. 然後填寫想在模塊內實現函數的相關信息表,每行一個函數,以空行作為結束
  4. 最後的模塊初始化塊簽名為PyMODINIT_FUNC init{ 模塊名}。

函數addList_add接受的參數類型為PyObject類型結構(同時也表示為元組類型,因為Python中萬物皆為對象,所以我們先用PyObject來定義)。傳入的參數則通過PyArg_ParseTuple()來解析。第一個參數是被解析的參數變量。第二個參數是一個字符串,告訴我們如何去解析元組中每一個元素。字符串的第n個字母正是代表著元組中第n個參數的類型。例如,"i"代表整形,"s"代表字符串類型, "O"則代表一個Python對象。接下來的參數都是你想要通

過PyArg_ParseTuple()函數解析並保存的元素。這樣參數的數量和模塊中函數期待得到的參數數量就可以保持一致,並保證了位置的完整性。例如,我們想傳入一個字符串,一個整數和一個Python列表,可以這樣去寫


int n;
char *s;
PyObject* list;
PyArg_ParseTuple(args, "siO", &n, &s, &list);

在這種情況下,我們只需要提取一個列表對象,並將它存儲在listObj變量中。然後用列表對象中的PyList_Size()函數來獲取它的長度。就像Python中調用len(list)。

現在我們通過循環列表,使用PyList_GetItem(list, index)函數來獲取每個元素。

這將返回一個PyObject*對象。既然Python對象也能表示PyIntType,我們只要使用PyInt_AsLong(PyObj *)函數便可獲得我們所需要的值。我們對每個元素都這樣處理,最後再得到它們的總和。

總和將被轉化為一個Python對象並通過Py_BuildValue()返回給Python代碼,這裡的i表示我們要返回一個Python整形對象。

現在我們已經編寫完C模塊了。將下列代碼保存為setup.py


#build the modules
from distutils.core import setup, Extension
setup(name='addList', version='1.0', \
ext_modules=[Extension('addList', ['adder.c'])])

並且運行

python setup.py install

現在應該已經將我們的C文件編譯安裝到我們的Python模塊中了。

在一番辛苦後,讓我們來驗證下我們的模塊是否有效


#module that talks to the C code
import addList
l = [1,2,3,4,5]
print "Sum of List - " + str(l) + " = " + str(addList.add(l))

輸出結果如下

Sum of List - [1, 2, 3, 4, 5] = 15

如你所見,我們已經使用Python.h API成功開發出了我們第一個Python C擴展。這種方法看似復雜,但你一旦習慣,它將變的非常有效。

Python調用C代碼的另一種方式便是使用Cython讓Python編譯的更快。但是Cython和傳統的Python比起來可以將它理解為另一種語言,所以我們就不在這裡過多描述了。


  1. 上一篇文章:
  2. 下一篇文章:
Copyright © 程式師世界 All Rights Reserved