如何编译多个 C++ 文件以将它们与 Python ctypes 一起使用？

Posted 2023-02-23

【中文标题】如何编译多个 C++ 文件以将它们与 Python ctypes 一起使用？

【英文标题】：How can I compile multiple C++ files to use them with Python ctypes?

【发布时间】：2020-02-12 17:27:01

【问题描述】：

我在 Windows 上编译多个 C++ 有点问题。 我在 C++ 中实现了四个类，用于使用 gmp 进行密码学。我想用 ctypes 从 Python 调用它们。 我用extern关键字写了一个cpp文件：

#include "integer.h"
#include "modular_number.h"
#include "padic_number.h"
#include "rational_number.h"

extern "C" 
    __declspec(dllexport) ModNum* newModNum(const char * n, const char * p)  return new ModNum(Integer(n), Integer(p)); 
    __declspec(dllexport) const char* getModValue(const ModNum& mod) return mod.getValue().getValue(); 

    __declspec(dllexport) RationalNum* newRationalNum(const char* mpq)  return new RationalNum(mpq); 
    __declspec(dllexport) const char* getRationalValue(const RationalNum& rat) return rat.getValue(); 

    __declspec(dllexport) PadicNum* newPadicNum(const char* n, const char* base)  return new PadicNum(Integer(n), Integer(base)); 
    __declspec(dllexport) const char* getPadicValue(const PadicNum& padic) return padic.getValue().getValue(); 

我编译了我的文件：

mingw32-g++ -fexceptions -g -fexpensive-optimizations -flto -O3 -Weffc++ -Wextra -Wall -std=c++14 -fPIC -Og -IC:\MinGW\include -flto -s -lgmp -lmpfr -lpthread -c -fPIC *.cpp -I"C:\Program Files\Python38-32\include" -I"C:\Program Files\Python38-32\libs"

mingw32-g++.exe -shared -Wl,-dll -o numeric.dll *.o -lgmp -lmpfr -lgmpxx -static

但是当我在 Python 中使用这些命令时：

import ctypes;
x = ctypes.DLL("./numeric.dll");

变量x不具备以下功能：newModNum、getModValue等... 谁能告诉我我做错了什么？我没有错误，我不明白。 我的其他文件是带有头文件和实现的普通 C++ 文件。

提前致谢，祝您有美好的一天！

【问题讨论】：

您是否引用过它们一次（例如，x.newModNum）？ ctypes 在首次使用时加载一个函数。 dumpbin /exports numeric.dll 可以向您展示真正导出的内容。假设您可以找到 dumpbin.exe。如果您有 Visual Studio 并使用 Visual Studio 命令提示符，它通常可用。

另一个添加到您的盒子的工具是dependencywalker (dependencywalker.com)，它在过去的 DLL 和导出方面帮助了我很多。顺便说一句：您应该提供minimal reproducible example。在您的情况下，您将能够从问题空间中消除 GMP 和“多重”，从而降低剩余的复杂性。

@Ulrich 谢谢你的提示，我会看到的。

@tdelaney 不，我没有提到它们，因为我认为 ctypes 会寻找 extern 关键字。我看到了很多例子，我没有注意到其他人提到他们的功能要导出。就像在这篇文章中一样***.com/questions/145270/calling-c-c-from-python。

@G.F - ctypes 按需加载。例如，在您引用的问题***.com/a/145649/642070 的一个答案中，第一个self.obj = lib.Foo_new() 加载Foo_new。你可以放一个x.newModNum; newModNum in dir(x) 来检查。顺便说一句，您可能希望在使用它们之前向您的函数添加 argtypes 和 restype 类型提示，这也是加载它们的第一个引用。

【参考方案1】：

ctypes 函数在首次使用时被导入。以libc为例：

>>> import ctypes
>>> libc = ctypes.CDLL("libc.so.06")
>>> "printf" in dir(libc)
False
>>> libc.printf
<_FuncPtr object at 0x7f6512c23430>
>>> "printf" in dir(libc)
True

ctypes 假定所有参数和返回值为int。您应该提供类型提示，也可以方便地导入函数。

import ctypes
x = ctypes.DLL("./numeric.dll")
x.newModNum.argtypes = [ctypes.c_char_p, ctypes.c_char_p] # <-- also imports
x.newModNum.rettype = ctypes.c_void_p

并从行尾删除分号。它会导致 Python 程序员出现危险的血压峰值。

【讨论】：

O.o 我写了分号吗？我没有意识到它o.O无论如何感谢您的帮助！现在我不能尝试，因为我没有代码。我明天早上试试，如果有什么问题我会写的。

好的，它工作，但正如你所说，它不返回一个对象，而是一个整数。所以我不能使用它......有没有办法调用C++函数来使用它的对象，比如python对象而不实现PyObject？我必须为每个操作实现一个函数吗？

最后，我为每个算术运算实现了一个extern函数。现在我可以利用 C++ 的速度来执行此操作。无论如何，非常感谢您的帮助！非常珍贵！