Python3调用C语言代码:Linux与Windows环境下的ctypes实现指南
本文详细记录在Linux和Windows环境下,Python3通过ctypes模块调用C语言代码的完整流程。涵盖从编写C源文件、编译生成so或dll库,到Python中加载库、处理数据类型转换及解决Windows依赖问题的具体操作步骤与代码示例。
开发环境
Linux环境配置为:Python 3.5.2 版本,操作系统为 Ubuntu GNOME 16.04 Desktop AMD64。
Windows环境配置为:Cygwin 工具链,结合 PowerShell 终端,运行 Python 3.6 版本。
胶水语言Python为什么要调用c代码?
C语言与Python相比,Python在处理“大量运算”任务时并不占优。Python程序的核心优势在于代码编写简洁,非常适合处理“IO密集型作业”,例如打开文件、下载图片或运行脚本等。作为知名的“胶水语言”,Python实现“计算密集型作业”的高效方法,便是直接复用C语言的代码。
在Python中,ctypes模块可能是调用C语言方法中最简单的一种。ctypes模块提供了与C语言兼容的数据类型和函数接口,用于加载DLL文件。因此,在调用C代码时,无需对源文件进行任何修改,这也正是该方法简单性的基础。
一、linux
1. 准备C语言程序,保存为add.c
#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;
}
2. 编译成so库
在Ubuntu系统下执行以下命令:gcc -shared -Wl,-soname,adder -o adder.so -fPIC add.c
3. 准备python代码,保存为python-c.py
import ctypes
#load the shared object file
adder = ctypes.cdll.LoadLibrary('./adder.so')
#Find sum of integers
res_int = adder.add_int(4,5)
print("4 + 5 = " + str(res_int))
#Find sum of floats
a = ctypes.c_float(5.5)
b = ctypes.c_float(4.1)
add_float = adder.add_float
add_float.restype = ctypes.c_float
print("5.5 + 4.1 = " + str(add_float(a, b)))
4. 测试
执行命令:python3 python-c.py
结果如下:
4 + 5 = 9
5.5 + 4.1 = 9.600000381469727
5. 说明
在Python文件中,首先导入ctypes模块,随后使用cdll.LoadLibrary函数加载我们创建的库文件。这样,我们就可以通过变量adder来调用C类库中的函数。当执行adder.add_int()时,内部将发起对C函数add_int的调用。ctypes接口允许我们在调用C函数时,直接使用Python中默认的字符串型和整型参数。
而对于其他类似布尔型和浮点型这样的类型,必须使用正确的ctype类型才能正确传递。例如,向adder.add_float()函数传参时,我们需要先将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,但存在局限性,例如无法直接在C中对复杂对象进行操作。
二、windows
1. 准备C语言程序,保存为add.c
同上
2. 编译成dll库
在cygwin环境下执行:gcc -shared -Wl,-soname,adder -o adder.dll -fPIC add.c
3. 准备python代码,保存为python-c.py
import ctypes
#load the shared object file
adder = ctypes.cdll.LoadLibrary('.\\adder.dll')
#Find sum of integers
res_int = adder.add_int(4,5)
print("4 + 5 = " + str(res_int))
#Find sum of floats
a = ctypes.c_float(5.5)
b = ctypes.c_float(4.1)
add_float = adder.add_float
add_float.restype = ctypes.c_float
print("5.5 + 4.1 = " + str(add_float(a, b)))
4. 测试
在powershell下执行: .\python-c.py
会出现以下错误:
OSError: [WinError 126]

原因:adder.dll本身依赖其它库,需要将这些库一起复制到当前目录。
在cygwin下执行:ldd adder.dll
提示依赖以下库

将这些库copy到当前目录,执行:cp xxx.dll .
powershell下再次执行:.\python-c.py
结果如下:

总结
到此这篇关于python3调用c语言代码的文章就介绍到这了,更多相关python3调用c语言内容请搜索本站以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持本站!
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