python3调用c语言代码的全过程记录

开发环境

 linux: python3.5.2 + ubuntu-gnome-16.04-desktop-amd64

 windows：cygwin + powershell + python3.6

胶水语言python为什么要调用c代码?

 c与python对比python不擅长\”大量运算\”任务，python程序优势在于：编写简单，适合\”IO密集型作业\”(比如打开文件，下载图片，运行脚本)。python作为知名的\”胶水语言\”，快速实现\”计算密集型作业\”的方法就是\”把c的代码拿过来直接用\”。

 Python中的ctypes模块可能是Python调用C方法中最简单的一种。ctypes模块提供了和C语言兼容的数据类型和函数来加载dll文件，因此在调用时不需对源文件做任何的修改，也正是如此奠定了这种方法的简单性。

 一、linux

 1. 准备C语言程序，保存为add.c

#include <stdio.h>
 
int add_int(int, int);
float add_float(float, float);
 
int add_int(int num1, int num2)
{
    return num1 + num2;
}
 
float add_float(float num1, float num2)
{
    return num1 + num2;
}

 2. 编译成so库

 Ubuntu下执行：gcc -shared -Wl,-soname,adder -o adder.so -fPIC add.c

 3. 准备python代码，保存为python-c.py

import ctypes
 
#load the shared object file
adder = ctypes.cdll.LoadLibrary(\'./adder.so\')
 
#Find sum of integers
res_int = adder.add_int(4,5)
print(\"4 + 5 = \" + str(res_int))
 
#Find sum of floats
a = ctypes.c_float(5.5)
b = ctypes.c_float(4.1)
 
add_float = adder.add_float
add_float.restype = ctypes.c_float
 
print(\"5.5 + 4.1 = \" + str(add_float(a, b)))

 4. 测试

 执行：python3 python-c.py

 结果如下：

 4 + 5 = 9

 5.5 + 4.1 = 9.600000381469727

 5. 说明

 在Python文件中，一开始先导入ctypes模块，然后使用cdll.LoadLibrary
 函数来加载我们创建的库文件。这样我们就可以通过变量adder来使用C类库中的函数了。当adder.add_int()被调用时，内部将发起一个对C函数add_int的调用。ctypes接口允许我们在调用C函数时使用原生Python中默认的字符串型和整型。

 而对于其他类似布尔型和浮点型这样的类型，必须要使用正确的ctype类型才可以。如向adder.add_float()函数传参时, 我们要先将Python中的十进制值转化为c_float类型，然后才能传送给C函数。这种方法虽然简单，清晰，但是却很受限。例如，并不能在C中对对象进行操作。

 二、windows

 1. 准备C语言程序，保存为add.c

 同上

 2. 编译成dll库

 cygwin下执行：gcc -shared -Wl,-soname,adder -o adder.dll -fPIC add.c

 3. 准备python代码，保存为python-c.py

import ctypes
 
#load the shared object file
adder = ctypes.cdll.LoadLibrary(\'.\\\\adder.dll\')
 
#Find sum of integers
res_int = adder.add_int(4,5)
print(\"4 + 5 = \" + str(res_int))
 
#Find sum of floats
a = ctypes.c_float(5.5)
b = ctypes.c_float(4.1)
 
add_float = adder.add_float
add_float.restype = ctypes.c_float
 
print(\"5.5 + 4.1 = \" + str(add_float(a, b)))

 4. 测试

 powershell下执行： .\\python-c.py

 会出现以下错误：

 OSError: [WinError 126]

 原因：adder.dll本身依赖其它库，需要将这些库一起复制到当前目录。

 cygwin下执行：ldd adder.dll

 提示依赖以下库

 将这些库copy到当前目录，执行：cp xxx.dll .

 powershell下再次执行：.\\python-c.py

 结果如下：

总结