手把手教你将Python程序打包为DLL

手把手教你将Python程序打包为DLL

Python的数据类型和C的数据类型貌似是有某种“一一对应”的关系的，此外，由于Python（确切的说是CPython）本身是由C语言实现的，故Python数据类型之间的函数运算也必然与C语言有对应关系。那么，有没有可能“自动”的做替换，把Python代码直接变成C代码呢？答案是肯定的，这就是Cython主要解决的问题。
本教程将介绍如何在Windows下借助Cython将Python代码打包为DLL供C/C++程序调用。

编译环境

Python 3 或 Python 2
Visual Studio
JetBrains PyCharm
安装Cython

Cython是结合了Python和C的语法的一种语言,可以简单的认为就是给Python加上了静态类型后的语法。
如果已经安装过Cython可以跳过此步。安装Cython需要使用easy_install，Python 2.7.9 以上的版本已经自带easy_install。在Visual Studio的命令提示符下完成（注意配合Python版本使用32位还是64位的Visual Studio的命令提示符，有可能需要以管理员权限运行）：

easy_install -U cython
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使用Cython编译

在PyCharm中新建工程，然后新建一个py文件：great_module.py，在该文件中输入如下内容：

def str_add(str1, str2):
  return int(str1) + int(str2)

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这是一个简单的将字符串转换为int求和的函数。为了使该函数能够被Cython编译，需要新建一个run.pyx文件，并加入如下内容：

cdef public int str_add(const char* str1,const char* str2):
  return int(str1) + int(str2)

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这其中的cdef和public等都是cython关键字，这些关键字可以帮助函数可以被外部调用。然后在PyCharm中使用下面的命令编译，生成run.h和run.c两个文件。

cython run.pxy
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Cython是支持Python的动态类型特性的，如果后续步骤使用VS的命令行编译也可以生成DLL，但是我在实验时不知为何无法提取到DLL中的函数地址，所以这里统一使用静态类型，所有参数和返回值都使用Cython的静态类型关键字规定好数据类型。

通过VS编译得到动态链接库

在得到了.c和.h文件后，我们需要为其创建一个VS DLL工程。打开VS软件，新建win32项目，其中应用程序类型选择DLL，附加选项选择空项目。 将刚刚的.c和.h文件复制到项目存放代码的文件夹并添加到项目中。在项目中添加一个空的dllmain.cpp，并添加如下代码：

#include <Python.h>
#include <Windows.h>
#include "run.h"
extern "C"
{
  __declspec(dllexport) int __stdcall _str_add(const char * a, const char * b)
  {
    return str_add(a, b);
  }
}

BOOL WINAPI DllMain(HINSTANCE hinstDLL, DWORD fdwReason, LPVOID lpReserved)
{
  switch (fdwReason)
  {
    case DLL_PROCESS_ATTACH:
      Py_Initialize();
      //dll初始化的时候调用，这是python3的写法，python2改成，initrun()。参见生成的run.h
      PyInit_run();
      break;
    case DLL_PROCESS_DETACH:
      Py_Finalize();
      break;
  }
  return TRUE;
}
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右键项目，属性，进入VC++目录标签页。在包含路径中添加Python的include路径，如“C:\ProgramFiles\Python36\include”。在库目录中添加Python的lib，如“C:\Program Files\Python36\libs”。注意编译的版本选择Release，根据Python版本选择x64平台或x32平台。 编译后可以得到dll文件。

DLL的动态调用

建立另一个工程对刚生成的dll进行测试。打开VS新建Win32控制台应用程序，并添加如下代码：

#include "stdafx.h"
#include <Windows.h>
#include <iostream>
using namespace std;
int main()
{
  // 调用dll测试
  typedef int(*pAdd)(const char * a, const char * b);
  HINSTANCE hDLL = LoadLibrary(_T("MyDLL.dll"));
  cout << "hDLL:" << hDLL << endl;
  if (hDLL)
  {
    // 获取DLL中需要调用的函数的地址
    pAdd pFun = (pAdd)GetProcAddress(hDLL, "_str_add");
    cout << "pFun:" << pFun << endl;
    const char* stra= "12";
    const char* strb = "22";
    if (pFun)
    {
      int i = pFun(stra, strb);
      cout << "i = " << i << endl;
    }
  }
  system("pause");
  return 0;
}
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根据dll选择x86或x64平台，进行release编译后可以得到输出结果“i = 34”。

补充

在通过Cython得到.h和.c文件后，可以通过vs命令提示符cl命令的方式对其编译。这种方法支持Python的动态数据类型，编译时需要注意x86/x64平台选择和管理员权限的问题。但是我在成功编译后得到的DLL无法被正确调用，目前仍不清楚具体原因。
在Linux下的编译将更为方便，因为linux原生支持Python并带有C/C++编译器，环境的配置将更为简便