`
qtzsq84c
  • 浏览: 20003 次
最近访客 更多访客>>
社区版块
存档分类
最新评论

C++ 扩展和嵌入 Python

 
阅读更多

C++ 扩展和嵌入 Python
2011年02月17日
  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:
  1. 把Python嵌入到C++应用程序中,在C++程序中调用Python函数和获得变量的值; 2. 用C++为Python编写扩展模块(动态链接库),在Python程序中调用C++开发的扩展功能函数。 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,#include ,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:
  //#include”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#include#include#includeBOOL 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 pyUtilresult = 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。
  #include#include 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。
  参考资料
  [1] Python Documentation Release 2.4.1. 2005.3.30,如果您以默认方式安装了Python2.4,那么该文档的位置在C:\Program Files\Python24\Doc\Python24.chm; [2] Michael Dawson. Python Programming for the Absolute Beginner. Premier Press. 2003; [3] Mark Lutz. Programming Python, 2nd Edition. O''Reilly. 2001.3 ; [4] Mark Hammond, Andy Robinson. Python Programming on Win32. O''Reilly. 2000.1 ; Python主页:http://www.python.org; Boost库主面:www.boost.org; 附1 text.txtthis is test text in text.txt.附2 mymod.pyimport stringmessage = ''original string''message =message+messagemsg_error=""try:       text_file = open("text.txt", "r")       whole_thing = text_file.read()       print whole_thing       text_file.close()except IOError, (errno, strerror):       print "I/O error(%s): %s" % (errno, strerror)def transform(input):    #input = string.replace(input, ''life'', ''Python'')    return string.upper(input) def change_msg(nul):       global message #如果没有此行,message是函数里头的局部变量    message=''string changed''    return messagedef r_file(nul):    return whole_thingdef get_msg(nul):return message附3 simplepy.h#ifndef _SIMPLEPY_H_#define _SIMPLEPY_H_// simplepy.h v1.0// Purpose: facilities for Embedded Python.// by hujinshan @2005年9月2日9:13:02#include using std::string;#include
  //--------------------------------------------------------------------// Purpose: ease the job to embed Python into C++ applications// by hujinshan @2005年9月2日9:13:18//--------------------------------------------------------------------class CSimplepy // : private noncopyable{public:    ///constructor    CSimplepy()    {        Py_Initialize();        pstr=NULL, pmod=NULL, pdict=NULL;        pfunc=NULL, pargs=NULL;    }    ///destructor    virtual ~CSimplepy()        {           Py_Finalize();    }    ///import the user module    bool ImportModule(const char* mod_name)    {        try{            pmod  = PyImport_ImportModule(const_cast(mod_name));            if(pmod==NULL)                return false;            pdict = PyModule_GetDict(pmod);        }        catch(...)        {            return false;        }        if(pmod!=NULL && pdict!=NULL)            return true;        else            return false;    }    ///Executes the Python source code from command in the __main__ module.     ///If __main__ does not already exist, it is created.     ///Returns 0 on success or -1 if an exception was raised.     ///If there was an error, there is no way to get the exception information.    int Run_SimpleString(const char* str)    {        return PyRun_SimpleString(const_cast(str) );    }    ///PyRun_String("message", Py_eval_input, pdict, pdict);    ///Execute Python source code from str in the context specified by the dictionaries globals.    ///The parameter start specifies the start token that should be used to parse the source code.     ///Returns the result of executing the code as a Python object, or NULL if an exception was raised.    string Run_String(const char* str)    {        char *cstr;        pstr  = PyRun_String(str, Py_eval_input, pdict, pdict);        if(pstr==NULL)            throw ("when Run_String, there is an exception was raised by Python environment.");        PyArg_Parse(pstr, "s", &cstr);        return string(cstr);    }    ///support olny one parameter for python function, I think it''s just enough.    string CallObject(const char* func_name, const char* parameter)    {        pfunc=NULL;        pfunc = PyObject_GetAttrString(pmod, const_cast(func_name));        if(pfunc==NULL)            throw (string("do not found in Python module for: ")+func_name).c_str();        char* cstr;        pargs = Py_BuildValue("(s)", const_cast(parameter));        pstr  = PyEval_CallObject(pfunc, pargs);        if(pstr==NULL)            throw ("when PyEval_CallObject, there is an exception was raised by Python environment");        PyArg_Parse(pstr, "s", &cstr);              return string(cstr);    }    //PyObject *args;    //args = Py_BuildValue("(si)", label, count);   /* make arg-list */    //pres = PyEval_CallObject(Handler, args);      protected:    PyObject *pstr, *pmod, *pdict;    PyObject *pfunc, *pargs;};#endif // _SIMPLEPY_H_// end of file
分享到:
评论

相关推荐

    C++扩展和嵌入(python).pdf

    C++扩展和嵌入(python).pdf

    c++中嵌入python虚拟机以及扩展例子

    自己写的helloworld程序,从最简单c++中调用python函数,捕捉python出错到c++类封装python类的方法都有。

    【官方】Python 3.7-语言参考-中文版.chm

    官方中文网站导出来的,最权威,不解释了。...对 C 或 C++ 程序员,还有两个额外的手册: 扩展和嵌入 Python 解释器 概述了如何编写一个 Python 扩展模块,Python/C API 参考手册 详细介绍了 C/C++ 中可用的接口。

    python-3.90 文档 手册 中文版.chm

    Python 3.9.0 文档 欢迎!这里是 Python 3.9.0 的中文文档。 按章节浏览文档: Python 3.9 有什么新变化? 或显示自 2.0 以来的全部...扩展和嵌入 给 C/C++ 程序员的教程 Python/C API 接口 给 C/C++ 程序员的参考

    python-3.86 文档 手册 中文版.chm

    Python 3.8.6 文档 欢迎!这里是 Python 3.8.6 的中文文档。 按章节浏览文档: Python 3.8 有什么新变化? ...扩展和嵌入 给 C/C++ 程序员的教程 Python/C API 接口 给 C/C++ 程序员的参考手册

    Python参考手册(中英文对照版)(高清版)

    本参考手册描述了该语言... 对于 C 和 C++程序员, 有两个文档可供参考: 《扩展和嵌入Python解释器》 是对 Python 扩展模块设计的总体介绍;《Python/C API 参考手册》 则向 C/C++程序员们细致地描述了可以使用的接口。

    nanomsg-python 是 nanomsg 的 Python 语言实现版本.rar

    不过还有另一种情况:通过将 Python 嵌入 C/C++ 应用以扩展程序的功能。 Python 嵌入实现了一些使用 Python 更合适的功能。这可以有很多用途,一个例子是允许用户裁减需要的 Python 功能。也可以用于默写使用 Python...

    python官方文档(中文版)

    想要编写 C 或者 C++ 扩展可以参考 扩展和嵌入 Python 解释器 和 Python/C API 参考手册。也有不少书籍深入讲解Python 。 这个教程并没有完整包含每一个功能,甚至常用功能可能也没有全部涉及。这个教程只介绍 ...

    Python 语言参考手册

    本参考手册描述了该语言的语法和... 对于C和C++程序员, 有两个文档可供参考:《扩展和嵌入Python解释器》是对Python扩展模块设计的总体介绍;《Python/C API 参考手册》则向C/C++程序员们细致地描述了可以使用的接口。

    python3.7.7官方汉化版文档-pdf.zip

    包含的内容有:入门教程,标准库参考,语言参考,安装和使用python,python常用指引,安装python模块,分发python模块,扩展和嵌入(给c/c++程序员的教程),python/C API 接口,常见问题和答案. 说明:这是python官方的文档,本人...

    Python 3.7.3rc1 中文官方文档

    欢迎!这里是 Python 3.7.3rc1 的中文文档。 按章节浏览文档: Python 3.7 有什么新...扩展和嵌入 给 C/C++ 程序员的示例教程 Python/C API 接口 给 C/C++ 程序员的参考手册 常见问题 经常被问到的问题(答案也有!

    Python 入门教程.docx

    Python 教程 Python 是一门易于学习、功能强大的编程语言。它提供了高效的高级数据结构,还能简单有效地面向对象编程。Python 优雅的语法和动态类型以及解释型语言的...如要编写 C 或 C++ 扩展请参考 扩展和嵌入 Pytho

    Python 3.10.4 文档(官方中文html版)

    * 扩展和嵌入 - 给 C/C++ 程序员的教程 * Python/C API 接口 - 给 C/C++ 程序员的参考手册 * 常见问题 - 经常被问到的问题(答案也有!) * 索引和表格: - 全局模块索引 - 快速查看所有的模块 * 总目录 - 所的...

    python3.5.2中文资料.chm

    纯中文帮助文档,chm格式,带搜索功能 Python 3.5.2 文档 欢迎 !这是 Python 3.5.2 的文档,最后更新于 2016 年 8 月 13 日...扩展和嵌入 给C/C++ 程序员的教程 Python/C API C/C + + 程序员参考手册 常见问题解答

    python3embedding:砍在一起的C ++展示了如何嵌入和扩展Python 3

    使用C ++进行Python 3嵌入和扩展 一起学习了C ++代码,以展示如何在C ++中嵌入和扩展Python 3(尽管此代码基本上是C,因为我使用的C ++功能很少。) 请注意,这基本上是从多个来源进行剪切和粘贴,通常不是逐字记录...

    python27参考手册.rar

    本手册描述了希望编写扩展模块并将 Python 解释器嵌入其应用程序中的 C 和 C++ 程序员可用的 API。同时可以参阅 扩展和嵌入 Python 解释器 ,其中描述了扩展编写的一般原则,但没有详细描述 API 函数。 有关详情,请...

    python-3.7.4-docs-html.tar.bz2

    扩展和嵌入 给 C/C++ 程序员的示例教程 Python/C API 接口 给 C/C++ 程序员的参考手册 常见问题 经常被问到的问题(答案也有!) 索引和表格: 全局模块索引 快速查看所有的模块 总目录 所的函数,类,术语 ...

    python-3.9.0-docs-pdf-a4.zip

    PYTHON3.9.0的用户手册及文档,本手册描述了希望编写扩展模块并将 Python 解释器嵌入其应用程序中的 C 和 C++ 程序员可用的 API。同时可以参阅 扩展和嵌入 Python 解释器 ,其中描述了扩展编写的一般原则,但没有...

    python-3.8.6-docs-pdf-a4.zip

    PYTHON3.8.6的用户手册及文档,本手册描述了希望编写扩展模块并将 Python 解释器嵌入其应用程序中的 C 和 C++ 程序员可用的 API。同时可以参阅 扩展和嵌入 Python 解释器 ,其中描述了扩展编写的一般原则,但没有...

    Python访问Mysql数据库

    可以把Python 嵌入C/C++程序,从而向程序用户提供脚 本功能。 (8) 丰富的库 Python 标准库确实很庞大。它可以帮助处理各种工作, 包括正则表达式、文档生成、单元测试、线程、数据库、网 页浏览器、CGI、FTP、电子...

Global site tag (gtag.js) - Google Analytics