1引言随着人工智能、大数据计算、系统运维、网络爬虫等技术的兴起,Python 作为目前最火的脚本语言,以其优雅、简单、功能强大、开发效率高、跨平台等优点,被广泛应用于这些领域。C 语言是一种编译型语言,介于高级和低级语言之间,C 程序的运行必须要经过编译后,生成机器码,然后再运行,执行速度快,但不能跨平台,目前主要用于操作系统、驱动等底层的开发。在实际开发中,程序员往往会把程序中的性能瓶颈部分的实现,以扩展的方式用C 程序来完成,而业务逻辑部分的实现,则用Python 这种高度集成、适合开发大型项目的程序设计语言来完成,从而扬长避短,充分发挥出两种语言的各自优势。2用C 语言扩展Python 的流程(1)创建C 源代码(.c );(2)把C 源代码打包成库文件,也就是Python 类型适配,创建包裹函数(.c ),包装C 代码;
(3)编译与测试。3具体实现步骤
3.1创建C 程序功能源代码(1)首先进入Ubuntu 系统,这里选择在桌面下,新建一个文件夹pythonexc (以下创建的所有文件/夹都存放在该文件夹中,以方便管理),在该文件夹中创建一个名为MaxRun.c 的源文件,实现定义一个求两数最大值的函数maxn ,并在主函数main 中调用maxn 这个函数。具体代码如下:#include <stdio.h>
int maxn(int a,int b)
{return (a>b?a:b);}
int main()
{
printf(“2,30这两个数的最大值是%d\n ”,max(2,30));printf(“5,6这两个数的最大值是%d\n ”,max(5,6));return 0;
}
(2)打开Ubuntu 中的终端窗口,使用cd 命令进入到桌面的pythonexc 文件夹,然后使用gcc 命令对C 源文件编译链接生成可执行文件后,并运行,看结果是否正确(在这步一定要保证所编写C 代码的正确性,以避免在Python 中调试C 的麻烦),编译及输出结果如下图1所示,若正确,再将main 函数
重命名为如test (作为扩展模块,不能有main 函数,避免同名
冲突),才能进行下一步的操作。
图1gcc 编译及运行后的输出结果
(3)编写相应的MaxRun.h 头文件,将定义的两个函数
maxn 和test 封装到该头文件里,在包裹模块中需要调用它,代码如下:
#ifndef MaxRun_H_
#define MaxRun_H_
int maxn(int a,int b);
Ubuntu 系统中Python 无缝调用C 程序的实现
韦立梅张淑荣
(广东白云学院,广东广州510450)
[摘要]在实际的项目开发中,我们经常需要将Python 和C 两者结合起来编程,从而达到高效率的开发与运行的双赢局面。这就要求我们学会如何在python 程序中调用C 程序。本文的目标就是介绍在Ubuntu 系统中,实现python 调用C 程序的具体方法与步骤。
[关键词]Python ;C ;Ubuntu
中图分类号:TP311.1文献标识码:A 文章编号:1008-6609(2018)09-0036-03
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作者简介:韦立梅(1977-),女,辽宁凌源人,硕士,讲师,研究方向为图形图像处理、网站设计与开发、人工智能
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int test(void)
#endif;
3.2创建包裹模块,包装编写好的C代码
包裹模块是C源代码与Python解释器之间进行交互的桥梁。Python和C就是通过这个模块,完成无缝适配的。在刚建好的pythonexc文件夹中,新建一个名字为MaxRun-Wrapper.c的源文件,作为MaxRun.c的包裹模块。包裹模块的代码从上到下主要分为四部分:
第一部分代码:包含Python.h等的头文件。
Python.h头文件一般存放在/usr/local/include/python2.x 中,如果没有可以在终端输入命令:sudo apt-get install py-thon-dev,安装Python。在包裹函数的最上面加入如下四行C代码:
#include“Python.h”
#include<stdlib.h>
#include<string.h>
#include“MaxRun.h”
第二部分代码:为被包裹的C功能源代码(MaxRun)中所写的每一个函数(maxn和test)增加一个静态的PyObject* Module_func()的包裹函数。
包裹函数的作用就是在Python和C之间完成数据类型的转换。每个包裹函数的返回类型为PyObject*,包裹函数的名字:模块_函数名,如本例中应为两个函数命名为Max-Run_maxn和MaxRun_test,相应的包裹函数代码及功能说明如图2所示。
图2包裹函数代码及功能说明
第三部分:为模块增加一个PyMethodDef Module-Methods[]的函数声明数组。
创建完包裹函数后,需要用函数声明数组的方式,把C 功能源代码中定义的函数与对应的包裹函数一一列举在数组中,以便Python解释器能够导入并调用这些函数,最后的两个NULL表示函数声明结束。函数声明数组代码及格式说明如图3所示。
图3函数声明数组的定义及格式说明
第四部分:函数的初始化声明。
初始化声明中的代码,会在包裹模块被python导入时进行调用,完成初始化C模块以及这个模块所包含的函数的作用。初始化声明代码如下:
void initMaxRun(void)
{py_InitModule(“MaxRun”,MaxRunMethhods);}
至此,包裹模块已经全部完成,保存在MaxRunWrapper.c 文件中。
3.3编译安装到Python环境,并测试
为了让Python的扩展能够被创建,需要把C源代码、C 源代码头文件、包裹模块文件放在一起编译,放到Python库,以便在其它Python文件中引入这个C扩展。使用Python中的distutils包来编译、安装和分发这些模块、扩展和包。步骤如下:
(1)创建setup.py
在Python中是由setup函数完成编译,应为每一个扩展创建一个Extension实例,我们这里只有一个扩展。setup.py 文件中的代码及相关参数说明如图4所示。
图4setup.py文件代码及相关参数说明
(2)运行setup.py编译和连接C的扩展代码
在Ubuntu终端中执行如下命令:python setup.py build。如果最终能生成一个*.so(这里是MaxRun.so)的动态库文件,表示编译成功。该文件会被存放在pythonexc/bulid/lib.*目录下。
(3)从Python中导入模块和测试
在Ubuntu终端中执行如下命令:sudo python setup.py in-stall。安装我们的setup.py文件,会把生成的动态库文件.so 复制到Ubuntu的公共库中,然后就可以用import MaxRun命令导入该扩展模块的动态库文件。可以在ipython中以交互的方式测试,也可以新建一个python文件,用import命令导入该扩展模块,就可以无缝调用C扩展模块中的函数了。
以新建一个pytest.py文件为例,在其中导入C扩展模块,并调用其中的test函数、代码及输出效果如图5
所示。
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图5测试文件代码及输出结果
4结束语
在实际应用开发中,以下两种情况可以考虑用C语言来扩展Python:一是当需要大规模的计算,遇到性能瓶颈的效率提升时;二是需要保持源码的私密性,如加密解密算法时。在用Python开发项目的时候,如果能够有效地借力C程序,可以大大提升程序的效率,是现在很多程序员经常采用的编程方式。
参考文献:
[1]谭浩强.C程序设计(第五版)[M].北京:清华大学出版社,2017
[2]罗霄.基于Python的混合语言编程及其实现[J].计算机应用与软件,2004,21(12):17-18.
[3](美)萨默菲尔德(Summerfield).Python3程序开发指南[M].人民邮电出版社,2011.
[4]翟文彬,李爽.虚拟机技术在Linux操作系统中的应用[J].计算机光盘软件与应用,2013(10):84-85
The Realization of Python Seamless Calling C program in Ubuntu System
WEI Li-mei ZHANG Shu-rong
(Guangdong Baiyun University,Guangzhou510450,Guangzhou)
【Abstract】In the actual project development,we often need to combine Python and C programming,so as to achieve win-win sit-uation of efficient development and operation.This requires us to learn how to call C programs in Python programs.The goal of this article is to introduce the specific methods and steps of Python calling C program in Ubuntu system.
【Keywords】Python;C;Ubuntu
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python printf输出格式Research on the Training Mode of Software Innovative Talents under the
Mode of School-enterprise Cooperation
WU Sheng-bin WANG Yi-bai*
(Changsha Medical University,Changsha410219,Hunan)
【Abstract】At present,software technology industry of our country has become one of the strategic emerging industries which have the most global development potential in the21st century.At the same time,the lack of software technology personnel has be-come a key factor restricting the development of software industry.School-enterprise cooperation is the main form of software talent training mode innovation.This paper mainly analyzes the software talents training mode based on the cooperation of school and en-terprise,effectively promotes the quality of software talents and trains software talents suitable for the development of enterprises.【Keywords】school-enterprise cooperation;software personnel training;innovation mode
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