使用 C 模块扩展 python

Posted 2023-02-23

【中文标题】使用 C 模块扩展 python

【英文标题】：Extending python with C module

【发布时间】：2011-03-31 19:52:44

【问题描述】：

所以我有一个与 i2c 设备接口的 C 程序。我需要从 python 连接到该设备。我只是想知道是否值得将程序移植到 python 模块中，或者移植所涉及的工作量是否不会超过仅使用子进程执行程序。我知道我确信每个应用程序都不同，但我想知道是否值得我花时间学习 python C 扩展和移植这个程序。

更新：我可以完全访问 C 和 python 的源代码。但是在 python 方面已经完成了大量的工作，如果这很重要，我想尽可能减少对它的更改。而且我还想尽量减少必须对 C 进行的更改。这是可行的，但我没有编写它，它涉及到很多我不想重做的地址。

【参考方案1】：

我编写的第一个 Python 程序是一个从 C 库中调用函数的脚本，这听起来与您正在做的很接近。我使用了 ctypes，它的简单程度给我留下了深刻的印象：我只需编写几行 python 就可以从 python 访问每个库函数（根本不需要 C！）。我之前尝试过 Python C API，它需要更多样板。我没有尝试过 SWIG 或 Cython。

【参考方案2】：

我会推荐使用共享库的 ctypes。但是，不要依赖 C API 中的结构等复杂类型，这将是一个好主意。使用伪 OOP 方法最容易映射到 Python。

例如

foo_t* foo_new(void);
int foo_bar(foo_t*, int);
int foo_baz(foo_t*, int);
void foo_free(foo_t*);

在这里，您可以使用 ctypes 原生的东西。例如。 c_void_p 用于您的对象句柄和 c_int。 create_string_buffer（或类似的东西）也支持 c 样式字符串。

【参考方案3】：

我在使用 ctypes 时很幸运。但是，无论您选择什么，这次您可能不会获得任何时间，但下一次您的努力将比在 C 中完成整个事情要快得多。

【参考方案4】：

不要使用 Python C API，还有更简单的替代方案，最著名的是 cython。

cython 是一种类似 Python 的语言，它编译成 Python c 库的 C 代码。基本上它是具有 Python 语法和特性的 C 语言（例如 nice for 循环、异常等）。 cython 显然是为 python 编写 C 扩展的最值得推荐的方式。

您可能还想看看 ctypes，这是一个动态加载 C 库并从中调用函数的模块。如果您的 i2c 代码可用作共享库，则您可以完全不用本机绑定，从而简化开发和分发。

【参考方案5】：

您可以通过多种方式进行操作——Python C API，这似乎是您正在考虑的一种方式，还有SWIG、Cython、ctypes...只要您现有的 C代码可以做成一个库（带有可“从外部”调用的函数），你有很多选择。就个人而言，我推荐Cython——它看起来越来越像 Python 的一个广泛子集，扩展得刚好足以允许有效地编译成机器代码并直接调用 C 库中的函数。

【讨论】：

+1 表示 Cython，但我认为 Cython 是 Python 的超集。

您是否有使用预先存在的 C 代码实现 Cython 的示例的链接？我发现似乎正在编写适合 python 的 C 代码

@carl，既然 Cython 没有 Python 的所有特性，它怎么可能是超集呢？ “扩展子集”（实际上描述了任何两种语言之间的关系，如果按字面理解的话；-) 至少在数学上是正确的；-)。

@Falmarri，例如，请参阅groups.google.com/group/cython-users/browse_thread/thread/…，以获得更系统的处理ldots.org/pyrex-guide（使用 pyrex，cython 的前身，但是 - 除了提到限制 nof pyrex 已经消失cython;-) - 应该仍然适用）。如果需要封装 C++，请参阅wiki.cython.org/WrappingCPlusPlus。

@carl, "close but no cigar" 是一个很好的评估——Cython 的目标并不是成为 Python 的完整实现（尽管肯定远比Pyrex 曾经做过！-)，Jython、IronPython、PyPy、Pynie 等的目标是（在我提到的四种情况中的三种情况下，实际上是——尽管不一定是最伟大的和最新的 Python 版本，可以肯定；-)。我可能错了，但我敢打赌 Cython 在接下来的任何时候都不会通过 Python 测试套件，哦，比如说，两年......任何接受者？-)