Python调用C语言

青旅半醒 2022-05-18 04:42 292阅读 0赞

Python中的ctypes模块可能是Python调用C方法中最简单的一种。ctypes模块提供了和C语言兼容的数据类型和函数来加载dll文件，因此在调用时不需对源文件做任何的修改。也正是如此奠定了这种方法的简单性。

示例如下

实现两数求和的C代码，保存为`add.c`

//sample C file to add 2 numbers - int and floats
    
    #include <stdio.h>
    
    int add_int(int, int);
    float add_float(float, float);
    
    int add_int(int num1, int num2){
        return num1 + num2;
    
    }
    
    float add_float(float num1, float num2){
        return num1 + num2;
    
    }

接下来将C文件编译为`.so`文件(windows下为DLL)。下面操作会生成adder.so文件

#For Linux
    $  gcc -shared -Wl,-soname,adder -o adder.so -fPIC add.c
    
    #For Mac
    $ gcc -shared -Wl,-install_name,adder.so -o adder.so -fPIC add.c
    
    #For windows
    $
    gcc -shared -Wl,-soname,adder -o adder.dll -fPIC add.c

现在在你的Python代码中来调用它

from ctypes import *
    
    #load the shared object file
    adder = CDLL('./adder.so')
    
    #Find sum of integers
    res_int = adder.add_int(4,5)
    print "Sum of 4 and 5 = " + str(res_int)
    
    #Find sum of floats
    a = c_float(5.5)
    b = c_float(4.1)
    
    add_float = adder.add_float
    add_float.restype = c_float
    print "Sum of 5.5 and 4.1 = ", str(add_float(a, b))

输出如下

Sum of 4 and 5 = 9
    Sum of 5.5 and 4.1 =  9.60000038147

在这个例子中，C文件是自解释的，它包含两个函数，分别实现了整形求和和浮点型求和。

在Python文件中，一开始先导入ctypes模块，然后使用CDLL函数来加载我们创建的库文件。这样我们就可以通过变量`adder`来使用C类库中的函数了。当`adder.add_int()`被调用时，内部将发起一个对C函数`add_int`的调用。ctypes接口允许我们在调用C函数时使用原生Python中默认的字符串型和整型。

而对于其他类似布尔型和浮点型这样的类型，必须要使用正确的ctype类型才可以。如向`adder.add_float()`函数传参时, 我们要先将Python中的十进制值转化为c\_float类型，然后才能传送给C函数。这种方法虽然简单，清晰，但是却很受限。例如，并不能在C中对对象进行操作。