c扩展和嵌入python

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1、c 扩展和嵌入 python C+ 扩展和嵌入 Python 作者：胡金山 下载源代码 Python 简介 Python 是一种简单易学，功能强大 的解释型编程语言，它有简洁明了的语法，高效率的高层数 据结构，能够简单而有效地实现面向对象编程，特别适用于 快速应用程序开发，也可以用来开发大规模的重要的商业应 用。 Python 是一个理想的脚本语言。 Python 免费开源，可移植到多种操作系统，只要避免使用依 赖于特定操作系统的特性， Python 程序无需修改就可以在各 种平台上面运行。 Python 拥有现代编程语言所具有的一切强大功能， Python 标 准库十分庞大，可以帮助开发者处

2、理各种工作，如：图形用 户界面、文件处理、多媒 体、正则表达式、文档生成、单元测试、线程、数据库、网 络通讯、网页浏览器、CGI、FTP、电子邮件、XML、HTML、 WAV 文件、密码系统、 Tk 和 其他与系统有关的操作。只要安装了 Python，这些功能都是 可用的除了标准库以外，还有许多其他高质量的库，如 wxPython 、 Twisted 和 Python 图形库等等数不胜数 Python 容易扩展和嵌入。 Python 提供的许多标准模块支持 C 或者C+接口。Python 和 C 可以一起工作，它可以嵌入到 C 或者 C+的应用 程序当中，因此可用 Python 语言为应用程序

3、提供脚本接口， 由于支持跨语言开发， 可用 Python 设计概念化应用程序， 并 逐步移植到 C,使用前不必用 C 重写应用程序。 （Jython 使 Python 可以和 Java 一起工作，使 开发者可以在 Python 里面调 Java 的包，也可以在 Java 里面 使用 Python 的对象。还有更妙的 ,由于 Jython 的解释器完全用 Java 编写，因此可以在支持 Java 的任何平台上部署 Python 程序， 甚至 WEB 浏 览器也可以直接运行 Python 脚本。）提出问题在某个 C+应 用程序中，我们用一组插件来实现一些具有统一接口的功 能，我们使用 Python

4、 来代替动态链接库形式的插件， 这样可 以方便地根据需求的 变化改写脚本代码， 而不是必须重新编译链接二进制的动态 链接库。 Python 强大的功能足以胜任，但是有一些操作系统 特定的功能需要用 C+来实现，再由 Python 调用。所以，最基础地，我们需要做到： 1. 把 Python 嵌入到 C+应用程序中，在 C+程序中调用 Python 函数和获得变量的值； 2. 用 C+为 Python 编写扩展模块（动态链接库），在 Python 程序中调用 C+开发的扩展功能函数。 常用的 Python/C API 介绍下面是例子中用到的几个 Python/C API 的简要介绍及示例代码。注

5、意，这并不是这些函数的详 细介绍，而仅仅是我们所用到的功能简介，更详细内容请参 考文档 1 、2、3 、4 。 打开 Microsoft Visual Studio .NET 2003 ，新建一个控制台程 序， #include ，并在 main 函数里加入示例代码。 /先定义一些变量 char *cstr; PyObject *pstr, *pmod, *pdict; PyObject *pfunc, *pargs; 1. void Py_Initialize( ) 初始化 Python 解释器，在 C+程序中使用其它 Python/C API 之前，必须调用此函数，如果调用失败，将产生一个

6、致命的 错误。例： Py_Initialize(); 2. int PyRun_SimpleString( const char *command) 执行一段 Python 代码，就好象是在 _main_ 函数里面执行 一样。例： PyRun_SimpleString(from time import time,ctimen print Today is,ctime(time()n); 3. PyObject* PyImport_ImportModule( char *name) 导入一个 Python 模块，参数 name 可以是*.py 文件的文件名。 相当于 Python 内建函数 _i

7、mport_() 。例： pmod = PyImport_ImportModule(mymod); /mymod.py 4. PyObject* PyModule_GetDict( PyObject *module) 相当于 Python 模块对象的 _dict_ 属性，得到模块名称空间 下的字典对象。例： pdict = PyModule_GetDict(pmod); 5. PyObject* PyRun_String( const char *str, int start, PyObject *globals, PyObject *locals) 执行一段 Python 代码。 pstr

8、= PyRun_String(message, Py_eval_input, pdict, pdict); 6. int PyArg_Parse( PyObject *args, char *format, .) 解构 Python 数据为 C 的类型，这样 C 程序中才可以使用 Python 里的数据。例： /* convert to C and print it*/ PyArg_Parse(pstr, s, &cstr); printf(%sn, cstr); 7. PyObject* PyObject_GetAttrString( PyObject *o, char *attr_name

9、) 返回模块对象 o 中的 attr_name 属性或函数，相当于 Python 中表达式语句： o.attr_name。例： /* to call mymod.transform(mymod.message) */ pfunc = PyObject_GetAttrString(pmod, transform); 8. PyObject* Py_BuildValue( char *format, .) 构建一个参数列表， 把 C 类型转换为 Python 对象，使 Python 可以使用 C 类型数据，例： cstr=this is hjss test, to uppercase; pargs

10、 = Py_BuildValue(s), cstr); 9. PyEval_CallObject(PyObject* pfunc, PyObject* pargs) 此函数有两个参数，都指向 Python 对象指针， pfunc 是 要调用的 Python 函数，通常可用 PyObject_GetAttrString() 获得； pargs 是函数的参数列表，通常可用 Py_BuildValue() 构建。例： pstr = PyEval_CallObject(pfunc, pargs); PyArg_Parse(pstr, s, &cstr); printf(%sn, cstr); 10.

11、void Py_Finalize( ) 关闭 Python 解释器，释放解释器所占用的资源。例： Py_Finalize(); Python2.4 环境没有提供调试版本的 Python24d.lib ，所以上述 示例在 release 模式下编译。编译完成后，把可行文件和附 2 给出的 mymod.py 文件放在一起，再点击即可运行。为了简 化编程，附 3 给出了 simplepy.h 。这样， 调用 mymod.transform 变成如下形 式： /#include ” simplepy.h ” CSimplepy py; py.ImportModule(mymod); std:strin

12、g str=py.CallObject(transform, this is hjss test, to uppercase); printf(%sn, str.c_str(); 接下来，我们来用 C+ 为 Python 编写扩展模块 (动态链 接库)，并在 Python 程序中调用 C+开发的扩展功能函数。 生成一个取名为 pyUtil 的 Win32 DLL 工程，除了 pyUtil.cpp 文件以外，从工程中移除所有其 它文件，并填入如下的代码： / pyUtil.cpp #ifdef PYUTIL_EXPORTS #define PYUTIL_API _declspec(dllexpo

13、rt) #else #define PYUTIL_API _declspec(dllimport) #endif #include #include #include BOOL APIENTRY DllMain( HANDLE hModule, DWORD ul_reason_for_call, LPVOID lpReserved ?) switch (ul_reason_for_call) case DLL_PROCESS_ATTACH: case DLL_THREAD_ATTACH: case DLL_THREAD_DETACH: case DLL_PROCESS_DETACH: brea

14、k; return TRUE; std:string Recognise_Img(const std:string url) /返回结果 return 从 dll 中返回的数据 . : +url; static PyObject* Recognise(PyObject *self, PyObject *args) const char *url; std:string sts; if (!PyArg_ParseTuple(args, s, &url) return NULL; sts = Recognise_Img(url); return Py_BuildValue(s, sts.c_str

15、() ); static PyMethodDef AllMyMethods = Recognise, Recognise, METH_V ARARGS,/ 暴露给 Python 的函数 NULL, NULL /* Sentinel */ ; extern C PYUTIL_API void initpyUtil() PyObject *m, *d; m = Py_InitModule(pyUtil, AllMyMethods); / 初始化本模 块，并暴露函数 d = PyModule_GetDict(m); 在 Python 代码中调用这个动态链接库： import pyUtil resul

16、t = pyUtil.Recognise(input url of specific data) print the result is: + result 用 C+ 为 Python 写扩展时， 如果您愿意使用 Boost.Python 库 的话，开发过程会变得更开心 J 要编写一个与上述 pyUtil 同样功能的动态 链接库，只需把文件内容替换为下面的代码。当然，编译需 要 boost_python.lib 支持，运行需要 boost_python.dll 支持。 #include #include using namespace boost:python; #pragma comment

17、(lib, boost_python.lib) std:string strtmp; char const* Recognise(const char* url) strtmp =从 dll 中返回的数据 . : ; strtmp+=url; return strtmp.c_str(); BOOST_PYTHON_MODULE(pyUtil) def(Recognise, Recognise); 所有示例都在 Microsoft Windows XP Professional + Microsoft Visual Studio .NET 2003 + Python2.4 环境下测试通过，本文

18、所用的 Boost 库为 1.33 版本。参考资料 1 Python Documentation Release 2.4.1. 2005.3.30 ，如果您以 默认方式安装了 Python2.4 ，那么该文档的位置在 C:Program FilesPython24DocPython24.chm ； 2 Michael Dawson. Python Programming for the Absolute Beginner. Premier Press. 2003； 3 Mark Lutz. Programming Python, 2nd Edition. OReilly. 2001.3 4 M

19、ark Hammond, Andy Robinson. Python Programming on Win32. OReilly. 2000.1 Python 主页： http:/www.python.org ； Boost 库主面： www.boost.org ； 附 1 text.txt this is test text in text.txt. 附 2 mymod.py import string message = original string message =message+message msg_error= try: text_file = open(text.txt, r

20、) whole_thing = text_file.read() print whole_thing text_file.close() except IOError, (errno, strerror): print I/O error(%s): %s % (errno, strerror) def transform(input): #input = string.replace(input, life, Python) return string.upper(input) def change_msg(nul): global message #如果没有此行，message 是函数里头的

21、局部 变量 message=string changed return message def r_file(nul): return whole_thing def get_msg(nul): return message 附 3 simplepy.h #ifndef _SIMPLEPY_H_ #define _SIMPLEPY_H_ / simplepy.h v1.0 / Purpose: facilities for Embedded Python. / by hujinshan 2005 年 9 月 2 日 9:13:02 #include using std:string; #inc

22、lude/ - / Purpose: ease the job to embed Python into C+ applications / by hujinshan 2005 年 9 月 2 日 9:13:18 / - class CSimplepy / : private noncopyable public: /constructor CSimplepy() Py_Initialize(); pstr=NULL, pmod=NULL, pdict=NULL; pfunc=NULL, pargs=NULL; /destructor virtual CSimplepy() Py_Finali

23、ze(); /import the user module bool ImportModule(const char* mod_name) try pmod = PyImport_ImportModule(const_cast(mod_name); if(pmod=NULL) return false; pdict = PyModule_GetDict(pmod); catch(.) return false; if(pmod!=NULL & pdict!=NULL) return true; else return false; /Executes the Python source cod

24、e from command in the _main_ module. /If _main_ does not already exist, it is created. /Returns 0 on success or -1 if an exception was raised. /If there was an error, there is no way to get the exception information. int Run_SimpleString(const char* str) return PyRun_SimpleString(const_cast(str) );

25、/PyRun_String(message, Py_eval_input, pdict, pdict); /Execute Python source code from str in the context specified by the dictionaries globals. /The parameter start specifies the start token that should be used to parse the source code. /Returns the result of executing the code as a Python object, o

26、r NULL if an exception was raised. string Run_String(const char* str) char *cstr; pstr = PyRun_String(str, Py_eval_input, pdict, pdict); if(pstr=NULL) throw (when Run_String, there is an exception was raised by Python environment.); PyArg_Parse(pstr, s, &cstr); return string(cstr); /support olny one

27、 parameter for python function, I think its just enough. string CallObject(const char* func_name, const char* parameter) pfunc=NULL; pfunc = PyObject_GetAttrString(pmod, const_cast(func_name); if(pfunc=NULL) throw (string(do not found in Python module for: ) +func_name).c_str(); char* cstr; pargs =

28、Py_BuildValue(s), const_cast(parameter); pstr = PyEval_CallObject(pfunc, pargs); if(pstr=NULL) throw (when PyEval_CallObject, there is an exception was raised by Python environment); PyArg_Parse(pstr, s, &cstr); return string(cstr); /PyObject *args; /args = Py_BuildValue(si), label, count); /* make arg-list */ /pres = PyEval_CallObject(Handler, args); protected: PyObject *pstr, *pmod, *pdict; PyObject *pfunc, *pargs; ; #endif / _SIMPLEPY_H_ / end of file