python调用C/C++

现在开源库中经常见到python和C/C++混用的情况，现在研究一下

python调用C/C++程序主要可以分为3步：

• 编写C/C++实现程序。
• 将C/C++程序编译成动态库。
• 在Python中调用编译生成的库。

python在调用C/C++程序时有一些不同，需要注意。

原生态实现 python调用C

将C语言程序编译好，再使用python中的ctypes模块调用即可。

编写C源文件

//test.c
#include<stdio.h>
int foo(int a, int b){
    printf("a:%d, b:%d\n", a, b);
    return 0;
}

编译C源文件

//先生成test.o文件；然后编译为动态库test.so
gcc -o test.so -shared -fPIC test.c

生成test.so动态库文件，之后就可以在Python中调用foo函数。

这里是生成的动态库：
静态库:libxxx.a
在程序编译的时候,将库编译进可执行程序中, 运行的时候不需要外部函数库
动态库:libxxx.so
在程序运行的时候,将库加载到程序中,运行的时候需要外部函数库

python调用编译的库

import ctypes
dll = ctypes.cdll.LoadLibrary
lib = dll('./test.so') //刚刚生成的库文件的路径
lib.foo(1, 3)

输出：

python调用C++

由于C++支持函数重载，用g++编译C++时编译器会给函数的名称附加上额外的信息，这样ctypes模块就会找不到g++编译生成的函数。因此，要让g++按照C语言的方式编译才可以找到生成的函数名。让编译器以C语言的方式编译就要在代码中使用extern关键字将代码包裹起来。

编写c++源程序

//test.cpp
#include <iostream>
using namespace std;

class TestLib
{
    public:
        void display();
        void display(int a);
};
void TestLib::display() {
    cout<<"First display"<<endl;
}
 
void TestLib::display(int a) {
    cout<<"Second display:"<<a<<endl;
}
extern "C" {
    TestLib obj;
    void display() {
        obj.display();
      }
    void display_int(int a) {
        obj.display(a);
      }
}

编译c++源程序

g++ -o test.so -shared -fPIC test.cpp

编译参数说明：

• -fPIC：生成位置无关目标代码，适用于动态连接；
• -L path：表示在path目录中搜索库文件，如-L.表示在当前目录；
• -I path：表示在path目录中搜索头文件；
• -o file：制定输出文件为file；
• -shared：生成一个共享库文件；

python调用编译库

import ctypes
dll = ctypes.cdll.LoadLibrary
lib = dll('../C++/test.so') 
lib.display()
lib.display_int(0)

输出：

使用boost实现

首先boost是一个C++第三方开源库，参考：C++：Boost库。这里使用的是其中的跨语言混合编程功能

编写C++源程序

#include <boost/python/module.hpp> 
#include <boost/python/def.hpp> 
using namespace boost::python; 
  
int Add(const int x, const int y) 
{ 
    return x + y; 
} 
  
int Del(const int x, const int y) 
{ 
    return x - y; 
} 
  
BOOST_PYTHON_MODULE(test2) 
{ 
    def("Add", Add); 
    def("Del", Del); 
}

编译C++源程序

g++ test.cpp -fPIC -shared -o test.so -I/usr/bin/python2.7 -I/usr/local/include -L/usr/local/lib -lboost_python

编译时需要指定boost头文件和库的路径，我这里分别是/usr/local/include和/usr/local/lib

（1）报错1

办法：

export CPLUS_INCLUDE_PATH=$CPLUS_INCLUDE_PATH:/Library/Developer/CommandLineTools/SDKs/MacOSX11.3.sdk/System/Library/Frameworks/Python.framework/Versions/2.7/include/python2.7

（2）报错2

还未解决

python引入链接库

>>> import test2 
>>> test2.Add(1,2) 
3
>>> test2.Del(1,2) 
-1 

参考

1、简单的Python调用C++程序
2、c语言将程序写为动态库,C语言函数篇（五）静态库和动态库的创建和使用
3、Python调用C++程序的几种方法