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python與c混合編程

發布時間: 2022-04-12 22:40:16

A. python和什麼語言混編

python是c語言編寫的一門高級語言,支持和原生C語言混編,甚至可以直接添加C代碼執行。

B. python和C語言混編的幾種方式

C語言設計一個完整的可執行文件,然後python通過subprocess來執行該可執行文件,本質上是fork+execve。
C語言使用popen/system或者直接以系統調用級fork+exec來運行python程序也是一種混編的手段了。

C. python可以作為一個編程語言嗎

當然,Python本身就是一門編程語言!
Python是一種計算機程序設計語言,一種動態的、面向對象的腳本語言,最初被設計用於編寫自動化腳本,隨著版本的不斷更新和語言功能的添加,被用於獨立、大型項目的開發。
自從20世紀90年代初Python語言誕生至今,已被逐漸廣泛應用於系統管理任務的處理和Web編程。
由於Python語言的簡潔性、易讀性以及可擴展性,在國外用Python做科學計算的研究機構日益增多,一些知名大學已經採用Python來教授程序設計課程。
Python應用領域廣泛,常見的領域有:網路編程、圖形界面開發、Web應用開發、3D游戲開發、科學與數字計算等。

D. 如何實現 C/C++ 與 Python 的通信

屬於混合編程的問題。較全面的介紹一下,不僅限於題主提出的問題。
以下討論中,Python指它的標准實現,即CPython(雖然不是很嚴格)

本文分4個部分

C/C++ 調用 Python (基礎篇)— 僅討論Python官方提供的實現方式
Python 調用 C/C++ (基礎篇)— 僅討論Python官方提供的實現方式
C/C++ 調用 Python (高級篇)— 使用 Cython
Python 調用 C/C++ (高級篇)— 使用 SWIG

練習本文中的例子,需要搭建Python擴展開發環境。具體細節見搭建Python擴展開發環境 - 蛇之魅惑 - 知乎專欄

1 C/C++ 調用 Python(基礎篇)
Python 本身就是一個C庫。你所看到的可執行體python只不過是個stub。真正的python實體在動態鏈接庫里實現,在Windows平台上,這個文件位於 %SystemRoot%\System32\python27.dll。

你也可以在自己的程序中調用Python,看起來非常容易:

//my_python.c
#include <Python.h>

int main(int argc, char *argv[])
{
Py_SetProgramName(argv[0]);
Py_Initialize();
PyRun_SimpleString("print 'Hello Python!'\n");
Py_Finalize();
return 0;
}

在Windows平台下,打開Visual Studio命令提示符,編譯命令為
cl my_python.c -IC:\Python27\include C:\Python27\libs\python27.lib

在Linux下編譯命令為
gcc my_python.c -o my_python -I/usr/include/python2.7/ -lpython2.7

在Mac OS X 下的編譯命令同上

產生可執行文件後,直接運行,結果為輸出
Hello Python!

Python庫函數PyRun_SimpleString可以執行字元串形式的Python代碼。

雖然非常簡單,但這段代碼除了能用C語言動態生成一些Python代碼之外,並沒有什麼用處。我們需要的是C語言的數據結構能夠和Python交互。

下面舉個例子,比如說,有一天我們用Python寫了一個功能特別強大的函數:

def great_function(a):
return a + 1

接下來要把它包裝成C語言的函數。我們期待的C語言的對應函數應該是這樣的:

int great_function_from_python(int a) {
int res;
// some magic
return res;
}

首先,復用Python模塊得做『import』,這里也不例外。所以我們把great_function放到一個mole里,比如說,這個mole名字叫 great_mole.py

接下來就要用C來調用Python了,完整的代碼如下:
#include <Python.h>

int great_function_from_python(int a) {
int res;
PyObject *pMole,*pFunc;
PyObject *pArgs, *pValue;

/* import */
pMole = PyImport_Import(PyString_FromString("great_mole"));

/* great_mole.great_function */
pFunc = PyObject_GetAttrString(pMole, "great_function");

/* build args */
pArgs = PyTuple_New(1);
PyTuple_SetItem(pArgs,0, PyInt_FromLong(a));

/* call */
pValue = PyObject_CallObject(pFunc, pArgs);

res = PyInt_AsLong(pValue);
return res;
}

從上述代碼可以窺見Python內部運行的方式:

所有Python元素,mole、function、tuple、string等等,實際上都是PyObject。C語言里操縱它們,一律使用PyObject *。
Python的類型與C語言類型可以相互轉換。Python類型XXX轉換為C語言類型YYY要使用PyXXX_AsYYY函數;C類型YYY轉換為Python類型XXX要使用PyXXX_FromYYY函數。
也可以創建Python類型的變數,使用PyXXX_New可以創建類型為XXX的變數。
若a是Tuple,則a[i] = b對應於 PyTuple_SetItem(a,i,b),有理由相信還有一個函數PyTuple_GetItem完成取得某一項的值。
不僅Python語言很優雅,Python的庫函數API也非常優雅。

現在我們得到了一個C語言的函數了,可以寫一個main測試它
#include <Python.h>

int great_function_from_python(int a);

int main(int argc, char *argv[]) {
Py_Initialize();
printf("%d",great_function_from_python(2));
Py_Finalize();
}

編譯的方式就用本節開頭使用的方法。
在Linux/Mac OSX運行此示例之前,可能先需要設置環境變數:
bash:
export PYTHONPATH=.:$PYTHONPATH

csh:
setenv PYTHONPATH .:$PYTHONPATH

2 Python 調用 C/C++(基礎篇)
這種做法稱為Python擴展。
比如說,我們有一個功能強大的C函數:
int great_function(int a) {
return a + 1;
}

期望在Python里這樣使用:
>>> from great_mole import great_function
>>> great_function(2)
3

考慮最簡單的情況。我們把功能強大的函數放入C文件 great_mole.c 中。
#include <Python.h>

int great_function(int a) {
return a + 1;
}

static PyObject * _great_function(PyObject *self, PyObject *args)
{
int _a;
int res;

if (!PyArg_ParseTuple(args, "i", &_a))
return NULL;
res = great_function(_a);
return PyLong_FromLong(res);
}

static PyMethodDef GreateMoleMethods[] = {
{
"great_function",
_great_function,
METH_VARARGS,
""
},
{NULL, NULL, 0, NULL}
};

PyMODINIT_FUNC initgreat_mole(void) {
(void) Py_InitMole("great_mole", GreateMoleMethods);
}

除了功能強大的函數great_function外,這個文件中還有以下部分:

包裹函數_great_function。它負責將Python的參數轉化為C的參數(PyArg_ParseTuple),調用實際的great_function,並處理great_function的返回值,最終返回給Python環境。

出表GreateMoleMethods。它負責告訴Python這個模塊里有哪些函數可以被Python調用。導出表的名字可以隨便起,每一項有4
個參數:第一個參數是提供給Python環境的函數名稱,第二個參數是_great_function,即包裹函數。第三個參數的含義是參數變長,第四個
參數是一個說明性的字元串。導出表總是以{NULL, NULL, 0, NULL}結束。
導出函數initgreat_mole。這個的名字不是任取的,是你的mole名稱添加前綴init。導出函數中將模塊名稱與導出表進行連接。

在Windows下面,在Visual Studio命令提示符下編譯這個文件的命令是
cl /LD great_mole.c /o great_mole.pyd -IC:\Python27\include C:\Python27\libs\python27.lib

/LD 即生成動態鏈接庫。編譯成功後在當前目錄可以得到 great_mole.pyd(實際上是dll)。這個pyd可以在Python環境下直接當作mole使用。

在Linux下面,則用gcc編譯:
gcc -fPIC -shared great_mole.c -o great_mole.so -I/usr/include/python2.7/ -lpython2.7

在當前目錄下得到great_mole.so,同理可以在Python中直接使用。

本部分參考資料

《Python源碼剖析-深度探索動態語言核心技術》是系統介紹CPython實現以及運行原理的優秀教程。
Python 官方文檔的這一章詳細介紹了C/C++與Python的雙向互動Extending and Embedding the Python Interpreter
關於編譯環境,本文所述方法僅為出示原理所用。規范的方式如下:3. Building C and C++ Extensions with distutils
作為字典使用的官方參考文檔 Python/C API Reference Manual

用以上的方法實現C/C++與Python的混合編程,需要對Python的內部實現有相當的了解。接下來介紹當前較為成熟的技術Cython和SWIG。

3 C/C++ 調用 Python(使用Cython)


前面的小節中談到,Python的數據類型和C的數據類型貌似是有某種「一一對應」的關系的,此外,由於Python(確切的說是CPython)本身是
由C語言實現的,故Python數據類型之間的函數運算也必然與C語言有對應關系。那麼,有沒有可能「自動」的做替換,把Python代碼直接變成C代碼
呢?答案是肯定的,這就是Cython主要解決的問題。

安裝Cython非常簡單。Python 2.7.9以上的版本已經自帶easy_install:
easy_install -U cython

在Windows環境下依然需要Visual
Studio,由於安裝的過程需要編譯Cython的源代碼,故上述命令需要在Visual
Studio命令提示符下完成。一會兒使用Cython的時候,也需要在Visual
Studio命令提示符下進行操作,這一點和第一部分的要求是一樣的。

繼續以例子說明:
#great_mole.pyx
cdef public great_function(a,index):
return a[index]

這其中有非Python關鍵字cdef和public。這些關鍵字屬於Cython。由於我們需要在C語言中使用
「編譯好的Python代碼」,所以得讓great_function從外面變得可見,方法就是以「public」修飾。而cdef類似於Python的
def,只有使用cdef才可以使用Cython的關鍵字public。

這個函數中其他的部分與正常的Python代碼是一樣的。

接下來編譯 great_mole.pyx
cython great_mole.pyx

得到great_mole.h和great_mole.c。打開great_mole.h可以找到這樣一句聲明:
__PYX_EXTERN_C DL_IMPORT(PyObject) *great_function(PyObject *, PyObject *)

寫一個main使用great_function。注意great_function並不規定a是何種類型,它的
功能只是提取a的第index的成員而已,故使用great_function的時候,a可以傳入Python
String,也可以傳入tuple之類的其他可迭代類型。仍然使用之前提到的類型轉換函數PyXXX_FromYYY和PyXXX_AsYYY。

//main.c
#include <Python.h>
#include "great_mole.h"

int main(int argc, char *argv[]) {
PyObject *tuple;
Py_Initialize();
initgreat_mole();
printf("%s\n",PyString_AsString(
great_function(
PyString_FromString("hello"),
PyInt_FromLong(1)
)
));
tuple = Py_BuildValue("(iis)", 1, 2, "three");
printf("%d\n",PyInt_AsLong(
great_function(
tuple,
PyInt_FromLong(1)
)
));
printf("%s\n",PyString_AsString(
great_function(
tuple,
PyInt_FromLong(2)
)
));
Py_Finalize();
}

編譯命令和第一部分相同:
在Windows下編譯命令為
cl main.c great_mole.c -IC:\Python27\include C:\Python27\libs\python27.lib

在Linux下編譯命令為
gcc main.c great_mole.c -o main -I/usr/include/python2.7/ -lpython2.7

這個例子中我們使用了Python的動態類型特性。如果你想指定類型,可以利用Cython的靜態類型關鍵字。例子如下:

#great_mole.pyx
cdef public char great_function(const char * a,int index):
return a[index]

cython編譯後得到的.h里,great_function的聲明是這樣的:
__PYX_EXTERN_C DL_IMPORT(char) great_function(char const *, int);

很開心對不對!
這樣的話,我們的main函數已經幾乎看不到Python的痕跡了:
//main.c
#include <Python.h>
#include "great_mole.h"

int main(int argc, char *argv[]) {
Py_Initialize();
initgreat_mole();
printf("%c",great_function("Hello",2));
Py_Finalize();
}

在這一部分的最後我們給一個看似實用的應用(僅限於Windows):
還是利用剛才的great_mole.pyx,准備一個dllmain.c:
#include <Python.h>
#include <Windows.h>
#include "great_mole.h"

extern __declspec(dllexport) int __stdcall _great_function(const char * a, int b) {
return great_function(a,b);
}

BOOL WINAPI DllMain(HINSTANCE hinstDLL,DWORD fdwReason,LPVOID lpReserved) {
switch( fdwReason ) {
case DLL_PROCESS_ATTACH:
Py_Initialize();
initgreat_mole();
break;
case DLL_PROCESS_DETACH:
Py_Finalize();
break;
}
return TRUE;
}

在Visual Studio命令提示符下編譯:
cl /LD dllmain.c great_mole.c -IC:\Python27\include C:\Python27\libs\python27.lib

會得到一個dllmain.dll。我們在Excel裡面使用它,沒錯,傳說中的Excel與Python混合編程:

參考資料:Cython的官方文檔,質量非常高:
Welcome to Cython』s Documentation

4 Python調用C/C++(使用SWIG)


C/C++對腳本語言的功能擴展是非常常見的事情,Python也不例外。除了SWIG,市面上還有若干用於Python擴展的工具包,比較知名的還有
Boost.Python、SIP等,此外,Cython由於可以直接集成C/C++代碼,並方便的生成Python模塊,故也可以完成擴展Python
的任務。

答主在這里選用SWIG的一個重要原因是,它不僅可以用於Python,也可以用於其他語言。如今SWIG已經支持C/C++的
好基友Java,主流腳本語言Python、Perl、Ruby、PHP、JavaScript、tcl、Lua,還有Go、C#,以及R。SWIG是基
於配置的,也就是說,原則上一套配置改變不同的編譯方法就能適用各種語言(當然,這是理想情況了……)

SWIG的安裝方便,有Windows的預編譯包,解壓即用,綠色健康。主流Linux通常集成swig的包,也可以下載源代碼自己編譯,SWIG非常小巧,通常安裝不會出什麼問題。

用SWIG擴展Python,你需要有一個待擴展的C/C++庫。這個庫有可能是你自己寫的,也有可能是某個項目提供的。這里舉一個不浮誇的例子:希望在Python中用到SSE4指令集的CRC32指令。

首先打開指令集的文檔:https://software.intel.com/en-us/node/514245
可以看到有6個函數。分析6個函數的原型,其參數和返回值都是簡單的整數。於是書寫SWIG的配置文件(為了簡化起見,未包含2個64位函數):

/* File: mymole.i */
%mole mymole

%{
#include "nmmintrin.h"
%}

int _mm_popcnt_u32(unsigned int v);
unsigned int _mm_crc32_u8 (unsigned int crc, unsigned char v);
unsigned int _mm_crc32_u16(unsigned int crc, unsigned short v);
unsigned int _mm_crc32_u32(unsigned int crc, unsigned int v);

接下來使用SWIG將這個配置文件編譯為所謂Python Mole Wrapper

swig -python mymole.i

得到一個 mymole_wrap.c和一個mymole.py。把它編譯為Python擴展:

Windows:
cl /LD mymole_wrap.c /o _mymole.pyd -IC:\Python27\include C:\Python27\libs\python27.lib

Linux:
gcc -fPIC -shared mymole_wrap.c -o _mymole.so -I/usr/include/python2.7/ -lpython2.7

注意輸出文件名前面要加一個下劃線。
現在可以立即在Python下使用這個mole了:

>>> import mymole
>>> mymole._mm_popcnt_u32(10)

E. Python與Surfer混合編程

摘要 1、PYTHON不是SURFER並不是surfer推吉發語言,發現有些語法和對顯在自帶的腳本編輯魄可用的,但是換成python就不行。網上能參考的PYTHON代碼較少。

F. Python和c語言有什麼區別

前者為 腳本語言 需要虛擬機 解釋執行 ..一般情況下 不能生成exe(要使用打包工具)

後者為 為編譯型語言 ..可以直接轉換為 二進制 代碼 ...執行速度 也相對較快 ..

兩者可以混合編程

G. 如何實現C與python混合編程

實現C與python混合編程方法
代碼如下:

/* tcpportping.c */
#include <Python.h>
#include <string.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <netdb.h>
#include <sys/time.h>

/* count time functions */
static double mytime(void)
{
struct timeval tv;
if (gettimeofday(&tv, NULL) == -1)
return 0.0;

return (double)tv.tv_usec + (double)tv.tv_sec * 1000000;
}

static PyObject * /* returns object */
tcpping(PyObject *self, PyObject *args )
{
struct sockaddr_in addr;
struct hostent *hp;
double time;
char *host = NULL;
int fd;
int port, timeout;

if (!PyArg_ParseTuple(args, "sii", &host, &port, &timeout)) /* convert Python -> C */
return NULL; /* null=raise exception */

if ((fd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0)) < 0) {
return Py_BuildValue("d", -1.0); /* convert C -> Python */
}

bzero((char *)&addr, sizeof(addr));
if ((hp = gethostbyname(host)) == NULL) {
return Py_BuildValue("d", -2.0); /* convert C -> Python */
}
b(hp->h_addr, &addr.sin_addr, hp->h_length);
addr.sin_family = AF_INET;
addr.sin_port = htons(port);

struct timeval tv;

tv.tv_sec = 0;
tv.tv_usec = timeout * 1000;

double stime = mytime();
if (connect(fd, (struct sockaddr*)&addr, sizeof(addr)) < 0) {
return Py_BuildValue("d", -3.0); /* convert C -> Python */
}
fd_set read, write;
FD_ZERO(&read);
FD_ZERO(&write);

FD_SET(fd, &read);
FD_SET(fd, &write);

if (select(fd + 1, &read, &write, NULL, &tv) == 0) {
close(fd);
return Py_BuildValue("d", -4.0); /* convert C -> Python */
}

double etime = mytime();
time = etime - stime;
if (!FD_ISSET(fd, &read) && !FD_ISSET(fd, &write)) {
close(fd);
return Py_BuildValue("d", -4.0); /* convert C -> Python */
}
close(fd);
return Py_BuildValue("d", time/1000); /* convert C -> Python */
}

/* registration table */
static struct PyMethodDef portping_methods[] = {
{"tcpping", tcpping, METH_VARARGS}, /* method name, C func ptr, always-tuple */
{NULL, NULL} /* end of table marker */
};

/* mole initializer */
void inittcpportping( ) /* called on first import */
{ /* name matters if loaded dynamically */
(void) Py_InitMole("tcpportping", portping_methods); /* mod name, table ptr */
}

H. C語言和Python有什麼區別呢

1、語言類型

Python是一種基於解釋器的語言,解釋器會逐行讀取代碼;首先將Python編譯為位元組碼,然後由大型C程序解釋。

C是一種編譯語言,完整的源代碼將直接編譯為機器代碼,由CPU直接執行。

2、內存管理

Python使用自動垃圾收集器進行內存管理。

在C語言中,程序員必須自己進行內存管理。

3、應用

Python是一種通用編程語言,一個多範式。它主要支持面向對象編程,程序編程,函數編程。

C是結構化編程語言。允許使用函數,選擇(if / else等),迭代(循環)。它主要用於硬體相關的應用程序。

4、速度

Python編程語言因為歷史原因,有一個GIL鎖,導致其對多線程支持不夠好,運行速度較慢;而C語言很快,C語言是比較底層的語言,運行效率上要優於Python。

5、復雜些不一樣

在Python中,不需要聲明變數類型。而在C中,必須聲明變數類型。

Python程序更易於學習,編寫和閱讀。而C程序語法比Python更難。

Python中的測試和調試更容易;而在C中測試和調試更難。

參考資料來源:網路——Python

參考資料來源:網路——C語言

I. python與c++混合編程如何入門

派桑和c/c++實際上是不同的工具,一個是斧頭,一個是菜刀,各有各的用途。非要把讓菜刀能砍柴,讓斧頭能切菜,這種努力有無必要,值得考慮。
派桑常用劇本,嚕蘇,速度慢,不嚴謹,但有它的便利,例如它有 list, tuple, 之類的東西。
混合編程 常用於 提高 派桑 速度。
常用 方法 是(1)包含 Python.h 文件頭 (2)定義 派桑 的 各種對象 為 各種 c 結構
(3)派桑 的 各種對象用指針,名字用 Py 或 _Py大頭 動態分配 在 heap (4)用函數跟蹤統計 各種對象結構 的個數變化,即時 釋放內存(5)及時處理 派桑 exception
(6) 輸出為派桑的數據格式。
我沒有合起來用過,不過基本套路如此。

J. python和c++混編cmake怎麼寫

please reload systemd manually or reboot the system 提示信息里不是說讓你重新載入systemd嗎? 如果手工載入不上,重啟也不行,請確認一下,是否安裝了systemd.

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