C++ 扩展和嵌入 Python[转载]
riverbird2005
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riverbird2005 发表于 2006-09-18 08:50
C++ 扩展和嵌入 Python[转载][点评:python与C++进行交互编程是一件非常有趣的事,两种语言达到互补,可以根据本身及语言的特性,快速完成任务.] Python简介 Python是一种简单易学,功能强大的解释型编程语言,它有简洁明了的语法,高效率的高层 数据结构 ,能够简单而有效地实现面向对象编程,特别适用于快速应用 程序开发 ,也可以用来开发大规模的重要的商业应用。Python是一个理想的脚本语言。 Python免费开源,可移植到多种 操作系统 ,只要避免使用依赖于特定操作系统的特性,Python程序无需修改就可以在各种平台上面运行。 Python拥有现代编程语言所具有的一切强大功能,Python标准库十分庞大,可以帮助开发者处理各种工作,如:图形用户界面、文件处理、 多媒体 、正则表达式、文档生成、单元测试、线程、数据库、网络通讯、 网页浏览 器、 CGI 、FTP、电子 邮件 、 XML 、HTML、WAV文件、密码系统、Tk和其他与系统有关的操作。只要安装了Python,这些功能都是可用的除了标准库以外,还有许多其他高质量的库,如wxPython、Twisted和Python图形库等等数不胜数。 Python容易扩展和嵌入。Python提供的许多标准模块支持C或者 C++ 接 口。Python和C可以一起工作,它可以嵌入到C或者C++的应用程序当中,因此可用Python语言为应用程序提供脚本接口,由于支持跨语言开发,可 用Python设计概念化应用程序,并逐步移植到C,使用前不必用C重写应用程序。(Jython使Python可以和 Java 一 起工作,使开发者可以在Python里面调Java的包,也可以在Java里面使用Python的对象。还有更妙的,由于Jython的解释器完全用 Java编写,因此可以在支持Java的任何平台上部署Python程序,甚至WEB浏览器也可以直接运行Python脚本。) 提出问题 在 某个C++应用程序中,我们用一组插件来实现一些具有统一接口的功能,我们使用Python来代替动态链接库形式的插件,这样可以方便地根据需求的变化改 写脚本代码,而不是必须重新编译链接二进制的动态链接库。Python强大的功能足以胜任,但是有一些操作系统特定的功能需要用C++来实现,再由 Python调用。所以,最基础地,我们需要做到:
常用的Python/C API介绍 下面是例子中用到的几个Python/C API的简要介绍及示例代码。注意,这并不是这些函数的详细介绍,而仅仅是我们所用到的功能简介,更详细内容请参考文档[1]、[2]、[3]、[4]。 打开Microsoft Visual Studio .NET 2003,新建一个控制台程序,#i nclude ,并在main函数里加入示例代码。 //先定义一些变量 char *cstr; PyObject *pstr, *pmod, *pdict; PyObject *pfunc, *pargs; 1. void Py_Initialize( ) 初始化Python解释器,在C++程序中使用其它Python/C API之前,必须调用此函数,如果调用失败,将产生一个致命的错误。例:Py_Initialize(); 2. int PyRun_SimpleString( const char *command) 执行一段Python代码,就好象是在__main__ 函数里面执行一样。例: PyRun_SimpleString("from time import time,ctime\n" "print ''Today is'',ctime(time())\n"); 3. PyObject* PyImport_ImportModule( char *name) 导入一个Python模块,参数name可以是*.py文件的文件名。相当于Python内建函数__import__()。例: pmod = PyImport_ImportModule("mymod"); //mymod.py 4. PyObject* PyModule_GetDict( PyObject *module) 相当于Python模块对象的__dict__ 属性,得到模块名称空间下的字典对象。例: pdict = PyModule_GetDict(pmod); 5. PyObject* PyRun_String( const char *str, int start, PyObject *globals, PyObject *locals) 执行一段Python代码。 pstr = PyRun_String("message", Py_eval_input, pdict, pdict); 6. int PyArg_Parse( PyObject *args, char *format, ...) 解构Python数据为C的类型,这样C程序中才可以使用Python里的数据。例: /* convert to C and print it*/ PyArg_Parse(pstr, "s", &cstr); printf("%s\n", cstr); 7. PyObject* PyObject_GetAttrString( PyObject *o, char *attr_name) 返回模块对象o中的attr_name 属性或函数,相当于Python中表达式语句:o.attr_name。例: /* to call mymod.transform(mymod.message) */ pfunc = PyObject_GetAttrString(pmod, "transform"); 8. PyObject* Py_BuildValue( char *format, ...) 构建一个参数列表,把C类型转换为Python对象,使Python可以使用C类型数据,例: cstr="this is hjs''s test, to uppercase"; pargs = Py_BuildValue("(s)", cstr); 9. PyEval_CallObject(PyObject* pfunc, PyObject* pargs) 此函数有两个参数,都指向Python对象指针,pfunc是要调用的Python 函数,通常可用PyObject_GetAttrString()获得;pargs是函数的参数列表,通常可用Py_BuildValue()构建。例: pstr = PyEval_CallObject(pfunc, pargs); PyArg_Parse(pstr, "s", &cstr); printf("%s\n", cstr); 10. void Py_Finalize( ) 关闭Python解释器,释放解释器所占用的资源。例: Py_Finalize(); Python2.4环境没有提供调试版本的Python24d.lib,所以上述示例在release模式下编译。编译完成后,把可行文件和附2给 出的mymod.py文件放在一起,再点击即可运行。为了简化编程,附3 给出了simplepy.h。这样,调用mymod.transform变成如下形式: //#i nclude”simplepy.h” CSimplepy py; py.ImportModule("mymod"); std::string str=py.CallObject("transform", "this is hjs''s test, to uppercase"); printf("%s\n", str.c_str()); 接下来,我们来用C++为Python编写扩展模块(动态链接库),并在Python程序中调用C++开发的扩展功能函数。生成一个取名为pyUtil的Win32 DLL工程,除了pyUtil.cpp文件以外,从工程中移除所有其它文件,并填入如下的代码: // pyUtil.cpp #ifdef PYUTIL_EXPORTS #define PYUTIL_API __declspec(dllexport) #else #define PYUTIL_API __declspec(dllimport) #endif #i nclude #i nclude #i nclude BOOL APIENTRY DllMain( HANDLE hModule, DWORD ul_reason_for_call, LPVOID lpReserved ?) { switch (ul_reason_for_call) { case DLL_PROCESS_ATTACH: case DLL_THREAD_ATTACH: case DLL_THREAD_DETACH: case DLL_PROCESS_DETACH: break; } return TRUE; } std::string Recognise_Img(const std::string url) { //返回结果 return "从dll中返回的数据... : " +url; } static PyObject* Recognise(PyObject *self, PyObject *args) { const char *url; std::string sts; if (!PyArg_ParseTuple(args, "s", &url)) return NULL; sts = Recognise_Img(url); return Py_BuildValue("s", sts.c_str() ); } static PyMethodDef AllMyMethods[] = { {"Recognise", Recognise, METH_VARARGS},//暴露给Python的函数 {NULL, NULL} /* Sentinel */ }; extern "C" PYUTIL_API void initpyUtil() { PyObject *m, *d; m = Py_InitModule("pyUtil", AllMyMethods); //初始化本模块,并暴露函数 d = PyModule_GetDict(m); } 在Python代码中调用这个动态链接库: import pyUtil result = pyUtil.Recognise("input url of specific data") print "the result is: "+ result用C ++为Python写扩展时,如果您愿意使用Boost.Python库的话,开发过程会变得更开心J,要编写一个与上述pyUtil同样功能的动态链接 库,只需把文件内容替换为下面的代码。当然,编译需要boost_python.lib支持,运行需要boost_python.dll支持。 #i nclude #i nclude using namespace boost::python; #pragma comment(lib, "boost_python.lib") std::string strtmp; char const* Recognise(const char* url) { strtmp ="从dll中返回的数据... : "; strtmp+=url; return strtmp.c_str(); } BOOST_PYTHON_MODULE(pyUtil) { def("Recognise", Recognise); } 所有示例都在Microsoft Windows XP Professional + Microsoft Visual Studio .NET 2003 + Python2.4环境下测试通过,本文所用的Boost库为1.33版本。 |