14.1 扩展理论基础
概念：
任何可以集成或导入另一个Python脚本的代码都是一个扩展
举例：将C代码封装进Python中
什么时候需要扩展python：
1、需要pytthon没有的额外功能
2、改善瓶颈性能。把软件开发过程中的瓶颈部分在扩展中实现
3、隐藏专有代码。实现自我研究成果保护
什么情况下不应该扩展python：
1、必须编写c/c++代码
2、需要手动管理应用
14.2 扩展代码编写
编写python扩展的3个步骤
2.1、创建应用代码：Extest1.c
所有需要成为扩展的代码应组成一个独立的库，这些代码将作为一个Python模块存在。创建测试代码来保证代码的正确性
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<string.h>
int fac(int n) //递归阶乘
{
if (n < 2) return (1);
return (n) * fac(n-1);
}
char *reverse(char *s) //字符串逆序
{
register char t, *p = s, *q = (s + (strlen(s)-1));
while (p < q)
{
t = *p;
*p++ = *q;
*q-- = t;
}
return s;
}
int main()
{
char s[BUFSIZ];
printf("4! == %d\n", fac(4));
printf("8! == %d\n", fac(8));
printf("12! == %d\n", fac(12));
strcpy(s, "abcdef");
printf("reversing 'abcdef', we get '%s'\n", reverse(s));
strcpy(s, "madam");
printf("reversing 'madam', we get '%s'\n", reverse(s));
return 0;
}2.2、根据样板编写封装代码
样板代码主要有四部分
1、包含python头文件。#include "Python.h"
2、为每一个模块函数添加形如PyObject* Module_func()的封装函数
—-需要为所有想被Python环境访问的函数增加一个静态函数，函数返回类型是PyObject*，函数名前要加上模块名和一个下划线。从后面来看就是，与普通的Python模块导入没有什么差别，即在Python解释器中能先import Extest，再通过Extest.fac()来访问上述C代码中的fac()函数。
—-包装函数的用处就是，先把Python的值传给C，然后调用相关函数，得到相应的结果，再把这个结果转换成Python对象，传回给Python。从Python到C，要用到PyArg_Parse*()函数，从C到Python要用到Py_BuildValue()函数。
——–a、PyArg_Parse*()函数接受一个字符串流，并根据一个指定的格式字符串进行解析，把结果放入到相应的指针所指的变量中。若返回1，表示解析成功，返回0，表示解析失败。
——–b、Py_BuildValue()，把所有的参数按格式字符串所指定的格式转换成一个Python对象
| 方法 | 解释 |
|---|---|
| int PyArg_ParseTuple() | 把Python传过来的参数转为C |
| int PyArg_ParseTupleAndKeyWords() | 同上，但同时解析关键字参数 |
| Py_BuildValue() | 把C的数据转为Python的一个或一组对象，然后返回 |
3、为每一个模块函数添加一个PyMethodDef ModuleMethods[]数组/表
4、添加模块初始化函数void initModule()
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<string.h>
int fac(int n)
{
if (n < 2) return (1);
return (n) * fac(n-1);
}
char *reverse(char *s)
{
register char t, *p = s, *q = (s + (strlen(s)-1));
while (s &&(p < q))
{
t = *p;
*p++ = *q;
*q-- = t;
}
return s;
}
int test()
{
char s[BUFSIZ];
printf("4! == %d\n", fac(4));
printf("8! == %d\n", fac(8));
printf("12! == %d\n", fac(12));
strcpy(s, "abcdef");
printf("reversing 'abcdef', we get '%s'\n", reverse(s));
strcpy(s, "madam");
printf("reversing 'madam', we get '%s'\n", reverse(s));
return 0;
}
#include "Python.h" //Python头文件
//两个包装函数Extest_fac和Extest_doppel
static PyObject *
Extest_fac(PyObject *self, PyObject *args)
{
int num; //解析结果
if (!PyArg_ParseTuple(args, "i", &num)) //PyArg_ParseTuple(args, "i", &num)就是将传入的数据解析，i表示希望得到整型变量，如果传入正确，将它保存到num变量中
return NULL; //如果传入错误，返回NULL
return (PyObject*)Py_BuildValue("i", fac(num)); //直接将结果转为Python的整型返回
}
static PyObject *
Extest_doppel(PyObject *self, PyObject *args)
{
char *orig_str; //原始字符串
char *dupe_str; //反转后的字符串
PyObject* retval;
if (!PyArg_ParseTuple(args, "s", &orig_str))
return NULL;
retval = (PyObject*)Py_BuildValue("ss", orig_str, dupe_str=reverse(strdup(orig_str)));
//'ss'就表示返回一个含有两个字符串的元组，strdup是复制字符串，要复制一份原始字符串
free(dupe_str); //释放内存
return retval;
}
//测试函数，将Extest1中的main()改为test()
static PyObject *
Extest_test(PyObject *self, PyObject *args)
{
test();
return (PyObject*)Py_BuildValue(""); //返回空字符串给Python
}
//把包装函数列在某个地方，以便Python解释器能够导入并调用
static PyMethodDef
ExtestMethods[] = //该数组由多个二维数组组成，每个数组包含一个函数的信息，最后的NULL表示列表的结束
{
{"fac", Extest_fac, METH_VARARGS }, //第一项是函数在Python中的名字，第二项是相应的包装函数的名字，第三项是METH_VARARGS常量，该常量表示参数以元组形式传入
{"doppel", Extest_doppel, METH_VARARGS },
{"test", Extest_test, METH_VARARGS },
{NULL, NULL },
};
//模块初始化函数void initModule()，这部分代码在模块导入时被解释器调用
void initExtest()
{
Py_InitModule("Extest", ExtestMethods);
} 2.3、编译并测试(此处只解读编译)
1、创建setup.py
2、运行setup.py来编译并链接代码
3、在python中导入模块
4、添加测试函数
#-*-coding: utf-8-*-
from distutils.core import setup, Extension
MOD = 'Extest'
setup(name=MOD, ext_modules=[Extension(MOD, sources=['Extest2.c'])])
#在编译扩展之前，需为每一个扩展创建Extension实例，本例中是'Extest'，后面跟的sources是所有源代码的文件列表，本例中是'Extest2.c'
#setup()需两个参数，一个是名字参数，表示要编译哪个东西，另外一个是列表，列出要编译的对象