Question

如何让python调用C和C++代码

Answer 1

要搞明白如何让python调用C/C++代码(也就是写python的extension)，你需要征服手册中的<<Extending && embedding>>厚厚的一章。在昨天花了一个小时看地头晕脑胀，仍然不知道如何写python的extension后，查阅了一些其他书籍，最终在<<Python Programming On Win32>>书中找到了教程。
1. 首先要明白的是，所谓的python扩展（也就是你提供给python的c/c++代码，不一定是c/c++代码，可以是其他语言写的代码)是一个dll,并且这个dll放在本机python安装目录下的DLLs目录下（譬如我机器上的路径是：F:/Program Files/Python25/DLLs)，假如我们接下来要写的扩展module名为mb,python调用的代码为：import mbmb.showMsg("Python's really amazing, I kindda love it!")
2. 搭建环境，我们要使用python提供的c头文件和lib库来进行扩展的开发。
在vs 2005下点击菜单 "工具"->"选项", 打开选项对话框，选择"项目和解决方案->VC++目录", 然后在右边"显示以下内容的目录"得comboBox上选择"包含文件”，添加python的include目录(我的机器上是"F:/Program Files/Python25/include"),然后选择库文件,添加python的libs目录(我的机器上是"F:/Program Files/Python25/libs")。
既然扩展是一个dll,接下来我们要建立一个“动态链接库”工程，然后开始写代码：
#include <python.h> //python.h是包含python一些定义的头文件，在python的include目录下/*我的python版本是2.5, 因为安装python后它没提供debug下的lib库文件，因此你必须生成release版的dll，
想要生成dll版本的，你要到python官网上自己去下载python源代码,当然你可以继续生成release版本的dll,但dll中包含调试信息*/#pragma comment(lib, "python25.lib")//先不管static PyObject* mb_showMsg(PyObject* self, PyObject *args);/*如果你的扩展是mb,那么必须实现一个initmb函数，并且从dll中导出这个函数，但我们在python中调用import mb时，python会去dll里去调用
extern "C" __declspec(dllexport) void initmb(){/*当调用mb.showMsg("Python's really amazing, I kindda love it!")时， 相当于你告诉python我有一个showMsg函数，我们怎么告诉python去调用我们dll里的mb_showMsg函数呢？技巧就是下面的方式，定义一个字典数据结构，key => showMsg, value =>mb_showMsg,METH_VARARGS是函数调用方式，仔细查手册吧*/static PyMethodDef mbMethods[] = {
{"showMsg", mb_showMsg, METH_VARARGS},
{NULL, NULL, NULL} /*sentinel，哨兵，用来标识结束*/};//告诉python我们的模块名叫mb, 模块包含的函数都在mbMethods字典里
PyObject *m = Py_InitModule("mb", mbMethods);}/*接下来实现核心功能showMsg*///第一个self参数我们用不着，具体查手册，第二个参数是python传给我们的参数,它是一个python的参数tuple
static PyObject* mb_showMsg(PyObject* self, PyObject *args){//我们的showMsg函数需要的是一个字符串参数
const char* msg = NULL;/*调用特殊参数解码python传递给我们的参数,s是string,我们传递接收参数的变量地址,
如果你的功能函数需要两个参数，在PyArg_parseTuple后面继续添加接受参数的变量地址，
这个函数的原型是类似printf的不定参数的形式
PyAPI_FUNC(int) PyArg_ParseTuple(PyObject *, const char *, ...);*/if (!PyArg_ParseTuple(args, "s", &msg))
return NULL;//调用MBint r = ::MessageBox(NULL, "hello", "Caption:Form C module", MB_ICONINFORMATION | MB_OK);//返回值return Py_BuildValue("i", r);}将上面这段混杂着大量注释的代码拷贝到你的编辑器里，然后编译生成mb.dll,修改后缀成mb.pyd,然后拷贝到python的DLLs目录下，打开idle(python的交互程序）,写入代码：import mbmb.showMsg("Python's really amazing, I kindda love it!")

Answer 2

本文以实例讲解了Python调用C/C++ DLL动态链接库的方法，具体示例如下：
示例一：
首先，在创建一个DLL工程(本例创建环境为VS 2005)，头文件：
?

//hello.h
#ifdef EXPORT_HELLO_DLL
#define HELLO_API __declspec(dllexport)
#else
#define HELLO_API __declspec(dllimport)
#endif
extern "C"
{
HELLO_API int IntAdd(int , int);
}

CPP文件：
?

//hello.cpp
#define EXPORT_HELLO_DLL
#include "hello.h"
HELLO_API int IntAdd(int a, int b)
{
return a + b;
}

这里有两个注意点：
（1）弄清楚编译的时候函数的调用约定采用的__cdecl还是__stdcall，因为根据DLL中函数调用约定方式，Python将使用相应的函数加载DLL。
（2）如果采用C++的工程，那么导出的接口需要extern "C"，这样python中才能识别导出的函数。
我的工程中采用__cdecl函数调用约定方式进行编译链接产生hello.dll，然后Python中采用ctypes库对hello.dll进行加载和函数调用：
?

from ctypes import *
dll = cdll.LoadLibrary('hello.dll');
ret = dll.IntAdd(2, 4);
print ret;

至此，第一个小例子已经完成了，读者可以自己动手尝试一下运行效果。
示例二：
示例一只是一个"hello world"级别的程序，实际运用中更多的需要传递数据结构、字符串等，才能满足我们的需求。那么本示例将展示，如何传递数据结构参数，以及如何通过数据结构获取返回值。
首先编写DLL工程中的头文件：
?

//hello.h
#ifdef EXPORT_HELLO_DLL
#define HELLO_API __declspec(dllexport)
#else
#define HELLO_API __declspec(dllimport)
#endif

#define ARRAY_NUMBER 20
#define STR_LEN 20

struct StructTest
{
int number;
char* pChar;
char str[STR_LEN];
int iArray[ARRAY_NUMBER];
};

extern "C"
{
//HELLO_API int IntAdd(int , int);
HELLO_API char* GetStructInfo(struct StructTest* pStruct);
}

CPP文件如下：
?

//hello.cpp
#include <string.h>
#define EXPORT_HELLO_DLL
#include "hello.h"

HELLO_API char* GetStructInfo(struct StructTest* pStruct)
{
for (int i = 0; i < ARRAY_NUMBER; i++)
pStruct->iArray[i] = i;
pStruct->pChar = "hello python!";
strcpy (pStruct->str, "hello world!");
pStruct->number = 100;
return "just OK";
}

GetStructInfo这个函数通过传递一个StructTest类型的指针，然后对对象中的属性进行赋值，最后返回"just OK".
编写Python调用代码如下，首先在Python中继承Structure构造一个和C DLL中一致的数据结构StructTest，然后设置函数GetStructInfo的参数类型和返回值类型，最后创建一个StructTest对象，并将其转化为指针作为参数，调用函数GetStrcutInfo，最后通过输出数据结构的值来检查是否调用成功：
?

from ctypes import *
ARRAY_NUMBER = 20;
STR_LEN = 20;
#define type
INTARRAY20 = c_int * ARRAY_NUMBER;
CHARARRAY20 = c_char * STR_LEN;
#define struct
class StructTest(Structure):
_fields_ = [
("number", c_int),
("pChar", c_char_p),
("str", CHARARRAY20),
("iArray", INTARRAY20)
]
#load dll and get the function object
dll = cdll.LoadLibrary('hello.dll');
GetStructInfo = dll.GetStructInfo;
#set the return type
GetStructInfo.restype = c_char_p;
#set the argtypes
GetStructInfo.argtypes = [POINTER(StructTest)];
objectStruct = StructTest();
#invoke api GetStructInfo
retStr = GetStructInfo(byref(objectStruct));
#check result
print "number: ", objectStruct.number;
print "pChar: ", objectStruct.pChar;
print "str: ", objectStruct.str;
for i,val in enumerate(objectStruct.iArray):
print 'Array[i]: ', val;
print retStr;

总结:
1. 用64位的Python去加载32位的DLL会出错
2. 以上只是些测试程序，在编写Python过程中尽可能的使用"try Except"来处理异常
3. 注意在Python与C DLL交互的时候字节对齐问题
4. ctypes库的功能还有待继续探索