Python2~3的C扩展

为何要编写C扩展Python:

python语言的缺点

很多时候不能将程序连写成一行，如import sys;for i in sys.path:print i。而perl和awk就无此限制，可以较为方便的在shell下完成简单程序，不需要如Python一样，必须将程序写入一个.py文件。（对很多用户而言这也不算是限制）

（1）运行速度，有速度要求的话，用C++改写关键部分吧。不过对于用户而言，机器上运行速度是可以忽略的。因为用户根本感觉不出来这种速度的差异。

（2）既是优点也是缺点，python的开源性是的Python语言不能加密，但是目前国内市场纯粹靠编写软件卖给客户的越来越少，网站和移动应用不需要给客户源代码，所以这个问题就是问题了。国随着时间的推移，很多国内软件公司，尤其是游戏公司，也开始规模使用他。

（3） 构架选择太多（没有像C#这样的官方.net构架，也没有像ruby由于历史较短，构架开发的相对集中。Ruby on Rails 构架开发中小型web程序天下无敌）。不过这也从另一个侧面说明，python比较优秀，吸引的人才多，项目也多。

利用C扩展Python的好处：

• C语言编译后变成机器，相对于明文的Python，可以有效的保护核心代码
• Python运行效率慢，C执行效率高，可以有效解决性能瓶颈
• C语言可以编写很多功能，可以在Python中创建C一些特有的东西

环境

Ubuntu16.04
Python2.7~Python3.5

Python2.7编写C扩展

（Ubuntu16.04 + VS2015 + python2.7）
C代码中在实现两个功能：

• 求一个整数的阶乘

• 求一个字符串的逆序
  提供test函数接口供调用，模块名设置为Extest
  以下代码是Extest.c：

    #include <stdio.h>#include <stdlib.h>#include <string.h>int fac(int n){if (n < 2) return (1);return (n)*fac(n - 1);}char *reverse(char *s){register char t,*p = s,*q = (s + (strlen(s) - 1));while (s && (p < q)){t = *p;*p++ = *q;*q-- = t;}return(s);}int test(){char s[BUFSIZ];printf("4! == %d\n", fac(4));printf("8! == %d\n", fac(8));printf("12! == %d\n", fac(12));strcpy(s, "abcdef");printf("reversing 'abcdef', we get '%s'\n", reverse(s));strcpy(s, "madam");printf("reversing 'madam', we get '%s'\n", reverse(s));return 0;}#include "Python.h"static PyObject *Extest_fac(PyObject *self, PyObject *args){int num;if (!PyArg_ParseTuple(args, "i", &num))return NULL;return (PyObject*)Py_BuildValue("i", fac(num));}static PyObject *Extest_doppel(PyObject *self, PyObject *args){char *orig_str;char *dupe_str;PyObject* retval;if (!PyArg_ParseTuple(args, "s", &orig_str))return NULL;retval = (PyObject*)Py_BuildValue("ss", orig_str, dupe_str = reverse(strdup(orig_str)));free(dupe_str);return retval;}static PyObject *Extest_test(PyObject *self, PyObject *args){test();return (PyObject*)Py_BuildValue("");}static PyMethodDefExtestMethods[] ={{ "fac", Extest_fac, METH_VARARGS },{ "doppel", Extest_doppel, METH_VARARGS },{ "test", Extest_test, METH_VARARGS },{ NULL, NULL },};void initExtest(){Py_InitModule("Extest", ExtestMethods);}
  

以下代码是test-setup.py

#! /usr/bin/env pythonfrom distutils.core import setup, ExtensionMOD = 'Extest'
setup(name=MOD, ext_modules=[Extension(MOD, sources=['Extest.c'])])

运行方法：
【在python2.7环境下执行】
python test-setup.py build # 命令行执行这句会在当前目录下创建build文件夹，
cd build/lib.linux-x86_64-2.7/
进入python【python2.7】交互环境>>>
import Extest
Extest.test()
执行效果：

这样，你就能把这个生成的.so文件放入你的项目中，直接import Extest就能导入这个模块了.

Python3.5.2编写C扩展

（Ubuntu16.04 + VS2015 + python3.5.2）
C代码中在实现三个功能：

• 求一个数的绝对值
• 求一个字符串的逆序
• 打印输出测试
  提供上述三个方法函数接口供调用，模块名设置为Extest

以下代码是my_extend.c：

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<string.h>
#include<Python.h>int my_abs(int n) {if (n<0)n = n * -1;return n;
}void my_reverse(char *s) {if (s) {int len = strlen(s);int i;char t;for (i = 0;i<(len - 1) / 2;i++) {t = s[i];s[i] = s[len - 1 - i];s[len - 1 - i] = t;}}}void test(void) {printf("test my_abs:\n");printf("|-8590|=%d\n", my_abs(-8590));printf("|-0|=%d\n", my_abs(-0));printf("|5690|=%d\n", my_abs(-5690));printf("test my_reverse:\n");char s0[10] = "apple";char s1[20] = "I love you!";char *s2 = NULL;my_reverse(s0);my_reverse(s1);my_reverse(s2);printf("'apple' reverse is '%s'\n", s0);printf("'I love you!' reverse is '%s'\n", s1);printf("null reverse is %s\n", s2);
}//作用,接受python传的值，将结果计算后转为Python对象返回给python
//返回类型PyObject*,函数名：模块名_函数名
static PyObject *Extest_abs(PyObject *self, PyObject *args) {int num;if (!(PyArg_ParseTuple(args, "i", &num))) {return NULL;}return (PyObject*)Py_BuildValue("i", my_abs(num));
}static PyObject *Extest_reverse(PyObject *self, PyObject *args) {char *s;if (!(PyArg_ParseTuple(args, "z", &s))) {return NULL;}my_reverse(s);return (PyObject*)Py_BuildValue("s", s);
}static PyObject *Extest_test(PyObject *self, PyObject *args) {test();return (PyObject*)Py_BuildValue("");
}//为每个模块增加PyMethodDef ModuleMethods[]数组
static PyMethodDef ExtestMethods[] = {{ "abs",Extest_abs,METH_VARARGS },{ "reverse",Extest_reverse,METH_VARARGS },{ "test",Extest_test,METH_VARARGS },{ NULL,NULL },
};static struct PyModuleDef ExtestModule = {PyModuleDef_HEAD_INIT,"Extest",NULL,-1,ExtestMethods
};void PyInit_Extest() {PyModule_Create(&ExtestModule);
}

以下代码是test-setup1.py

#! /usr/bin/env python
from distutils.core import setup, Extensiondef main():MOD = 'Extest'  # 模块名setup(name=MOD, ext_modules=[Extension(MOD, sources=['my_extend.c'])])  # 源文件名if __name__ == '__main__':main()

运行方法：
【在python3.5.2环境下执行】
python test-setup1.py build # 命令行执行这句会在当前目录下创建build文件夹，
cd build/lib.linux-x86_64-3.6/
进入python【python3.5.2】交互环境>>>
import Extest
Extest.test()
Extest.abs(-6)
Extest.reverse(“abcdef”)

执行效果：

附录：
python和c对应的类型转换参数表
Table 22.2 Common Codes to Convert Data Between Python and C/C++

Py_BuildValue的用法表