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使用C语言扩展Python程序的简单入门指引

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让我来介绍一下使用C语言扩展Python程序的简单入门指引。

什么是C语言扩展Python程序？

C语言扩展Python程序是指，使用C语言写一个Python模块，以便在Python程序中调用这个模块。这样可以提高Python程序的执行效率，并且可以访问底层操作系统和硬件资源。

环境准备

在使用C语言扩展Python程序前，需要安装Python的开发环境，具体包括以下组件：

  • Python开发环境：包括Python解释器和开发工具；
  • C语言编译器：用于编译C语言源代码；
  • Python开发包：包括Python.h头文件和libpython.a库文件。

这里以Ubuntu系统为例，安装Python的开发环境需要执行以下命令：

sudo apt-get update
sudo apt-get install python-dev
sudo apt-get install gcc

创建C语言扩展模块

假设我们的Python程序需要计算两个整数的和，并且要求计算方法更快。我们可以写一个C语言扩展模块来实现这个功能。

以下是扩展模块的代码，保存为summodule.c文件：

#include <Python.h>

static PyObject *sum(PyObject *self, PyObject *args)
{
    PyObject *list;
    int i, n, result = 0;

    if (!PyArg_ParseTuple(args, "O", &list))
        return NULL;
    if (!PyList_Check(list))
        return NULL;

    n = PyList_Size(list);
    for (i = 0; i < n; i++)
    {
        PyObject *item = PyList_GetItem(list, i);
        if (!PyInt_Check(item))
            return NULL;
        result += PyInt_AsLong(item);
    }

    return Py_BuildValue("i", result);
}

static PyMethodDef SumMethods[] = {
    {"sum", sum, METH_VARARGS, "Calculate sum of integer list."},
    {NULL, NULL, 0, NULL}
};

PyMODINIT_FUNC initsummodule(void)
{
    (void) Py_InitModule("summodule", SumMethods);
}

以上代码实现了一个名为sum的函数，可以计算Python的列表中整数的和。函数声明中使用了PyObject对象，表示Python对象类型；PyArg_ParseTuple函数用于将Python对象转换为C语言中的变量；Py_BuildValue函数用于将C语言变量转换为Python对象。

编译扩展模块

在编译C语言扩展模块前，需要包含Python.h头文件，以及链接libpython.a库文件。下面是编译命令：

gcc -shared -I/usr/include/python2.7 summodule.c -lpython2.7 -o summodule.so

该命令将生成名为summodule.so的共享库文件，可以被Python程序调用。

调用扩展模块

下面是Python程序调用summodule.so扩展模块的示例：

#!/usr/bin/env python
# encoding: utf-8

import summodule

l = [1, 2, 3, 4, 5]
print summodule.sum(l)

执行该程序，会输出列表中整数的和。输出结果为：15。

以上是一个简单的C语言扩展Python程序的入门指引，希望对各位有所帮助。

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