互操作性如何工作

Posted 2023-03-10

【中文标题】互操作性如何工作

【英文标题】：How interoperability works

【发布时间】：2013-07-06 20:49:07

【问题描述】：

我知道许多大型应用程序（例如视频游戏）是使用多种语言创建的。例如，游戏/物理引擎很可能是用 C++ 编写的，而游戏任务、GUI 可能是用 Python 或 Lua 之类的东西编写的。

我明白为什么这种角色划分是这样的；将低级语言用于需要极端优化、调整、效率和速度的任务，同时使用高级语言来加快生产时间，减少令人讨厌的错误等。

最近，我决定进行一个更大的个人项目，并希望将项目的部分内容与上述类似。在这个时间点上，我真的很困惑语言之间的这种互操作性（尤其是编译与解释）是如何工作的。

当用 C/C++ 之类的东西编写时，我非常熟悉从 ANSCII 代码测试到加载可​​执行文件的细节。我很好奇像电子游戏这样的东西，由许多不同的语言构建而成，是如何工作的。这是一个大/广泛的问题，但我特别感兴趣：

代码级逻辑如何工作？ IE。如何从 C++ 程序调用 Python 代码？特别是因为它们不支持相同的内置类型？ 程序图像是什么样的？据我所知，一个视频游戏在单个进程中运行，那么运行调用 Python 函数的 C/C++ 程序时，运行时映像是什么样的？ 如果从编译程序调用解释语言的代码，发生的事件顺序是什么？即，如果我在编译的可执行文件中，并且由于某种原因在循环中调用了解释语言，我是否必须在每次迭代时等待解释器？

我实际上很难找到有关机器级别发生的事情的信息，因此我们将不胜感激。虽然我一般对软件的互操作性很好奇，但我对 C++ 和 Python 的交互特别感兴趣。

非常感谢您提供的任何见解，即使它只是指出我可以找到更多信息的地方。

【问题讨论】：

en.wikipedia.org/wiki/Foreign_function_interface您可能不知道要搜索的正确术语

@aryjczyk 谢谢你的链接。是的，我不知道这个词。这非常有助于理解这是如何完成的。我仍然对这种物理上的工作方式感到困惑，尤其是在 GC 与非 GC 环境中。我不知道过程图像会是什么样子。无论如何，谢谢，我会继续寻找！

【参考方案1】：

在 python 的特定情况下，您基本上有三个选项（这通常适用于所有方面）：

Host python in C++：从C++程序的角度来看，python解释器是一个C库。在 python 方面，您可能需要也可能不需要使用 ctypes 之类的东西来公开 C(++) api。

Python 使用 C++ 代码作为 DLL/SO - C++ 代码可能对 python 一无所知，python 肯定必须使用外部函数接口。

进程间通信 - 基本上，两个独立的进程运行，它们通过套接字进行通信。如今，您可能会使用某种 Web 服务架构来完成此任务。

【讨论】：

是的，我知道 (3)。关于（1），我有点理解这是一个自然的想法；虽然我不太明白它是如何实现的，因为 Py 解释器显然 不是 C 共享/动态库。此外，没有非 GC 环境的 GC 环境如何运行？此外，例如，如果我用 C/C++ 制作了一些使用嵌入式 Python 的应用程序，是否所有用户都需要在他们的磁盘上安装 Py 解释器？

@Zak 我认为您只需要研究进程如何工作的基础知识，以及如何在后台构建二进制程序。 Python 只会管理它自己分配的对象。可以为嵌入构建 Python。考虑嵌入意味着什么来回答您的最后一个问题。

好的，谢谢马尔辛。感谢您的回复 - 我会调查的！

【参考方案2】：

取决于你想做什么：

看看 SWIG：http://www.swig.org/ 这是一个旨在将 C/C++ 代码与 Python、Tcl、Perl、Ruby 等连接起来的工具。常见的用例是 Python 界面（图形或非图形）这将调用 C/C++ 代码。 SWIG 将解析 C/C++ 代码以生成接口。

Libpython：它是一个允许您嵌入 Python 代码的库。你在这里有一些例子：http://docs.python.org/3.0/extending/embedding.html

【讨论】：

我的问题更多是关于 SWIG 之类的如何工作的。但是谢谢你的回复

@Zak 确实，只是您可以在他们的网站上找到有关 SWIG 工作原理的更多信息。无论如何，我已经编辑了我的答案以添加更多信息。