详解python3如何调用c语言代码

开发环境

linux: python3.5.2 + ubuntu-gnome-16.04-desktop-amd64

windows：cygwin + powershell + python3.6

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胶水语言python为什么要调用c代码?

c与python对比python不擅长"大量运算"任务，python程序优势在于：编写简单，适合"IO密集型作业"(比如打开文件，下载图片，运行脚本)。python作为知名的"胶水语言"，快速实现"计算密集型作业"的方法就是"把c的代码拿过来直接用"。

Python中的ctypes模块可能是Python调用C方法中最简单的一种。ctypes模块提供了和C语言兼容的数据类型和函数来加载dll文件，因此在调用时不需对源文件做任何的修改，也正是如此奠定了这种方法的简单性。

一、linux

1. 准备C语言程序，保存为add.c

#include 

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

Ubuntu下执行：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：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，一开始先导入ctypes模块，然后使用cdll.LoadLibrary 函数来加载我们创建的库文件。这样我们就可以通过变量adder来使用C类库中的函数了。当adder.add_int()被调用时，内部将发起一个对C函数add_int的调用。ctypes接口允许我们在调用C函数时使用原生Python中默认的字符串型和整型。

而对于其他类似布尔型和浮点型这样的类型，必须要使用正确的ctype类型才可以。如向adder.add_float()函数传参时, 我们要先将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，但是却很受限。例如，并不能在C中对对象进行操作。

二、windows

1. 准备C语言程序，保存为add.c

同上

2. 编译成dll库

cygwin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

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。

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：