用C语言对Python进行扩展

python C 扩展代码
优点：

• 可以添加额外的功能：Python的多线程模型受限于GIL锁，自身提供的多线程模型实际上只能同时运行一个线程，但可以通过C扩展解决这个问题～
• 性能提升：可以用Python构建模型，然后找出性能瓶颈的部分，用C进行重构
• 私密性提升：解释性语言都是通过源码执行，然而源码文件缺少私密性，虽然可以发布预编译过的pyc文件。但是仍没有足够的安全性，所以可以通过C扩展，将一些核心模块通过C语言编写，发布编译后的二进制文件

Note:以下是PythonC扩展的代码示例，关键部分加入代码注释

    1 #include 
    2 #include 
    3 #include 
    4 #include "Python.h"
    5 # "Python.h" 引入python api 头文件，这样才可以调用Python的C api 对C源码 进行包装
    6 #define BUFSIZE 10
    7 # 定义递归函数 fac 计算阶乘
    8 int fac(int n){
    9     if(n < 2)
   10         return 1;
   11     return n * fac(n - 1);
   12 }
   13 # 包装函数的用处就是先把python的值传递给C
        # 然后再把C中函数的计算结果转换成Python对象返回给Python
        # 需要为所有想被Python环境访问到的函数都增加一个静态函数，返回类型为PyObject *
        # 函数名格式为模块名_函数名；
   14 static PyObject * Extest_fac(PyObject *self, PyObject *args)
   15 {
   16     int num;
        # PyArg_ParseTuple(args,"i",&num)
        # 第一个参数是被解析的参数变量
        # 第二个参数是一个字符串，告诉我们如何解析元组中的每一个字符
        # "i" 代表整形, "s"代表字符串类型,"O"则代表一个Python对象
        #  接下来的参数是你希望通过PyArg函数解析并且保存的元素
   17     if(!(PyArg_ParseTuple(args,"i",&num))){
   18         return NULL;
   19     }
         # Py_BuildValue()
         # 将C 的数据类型与Python 的数据类型进行相互转换
         # 这里的i 表示将c语言的int 型 转为python 的int 型。
   20     return (PyObject *)Py_BuildValue("i",fac(num));
   21 }
   22
   23 char *reverse(char *s){
   24     register char t;
   25     char *p = s;
   26     char *q = (s + strlen(s) - 1);
   27     while(p < q)
   28     {
   29         t = *p;
   30         *p++ = *q;
   31         *q-- = t;
   32     }
   33     return s;
   34 }
   35 static PyObject * Extest_reverse(PyObject *self, PyObject *args){
   36     char *orignal;
   37     if(!(PyArg_ParseTuple(args,"s",&orignal))){
   38         return NULL;
   39     }
            # 这里与上述代码描述类似， 
            # 区别是将C语言的字符型变量转为Python 的字符型变量
   40     return (PyObject *)Py_BuildValue("s", reverse(orignal));
   41 }
   42
   43
        # 我们已经创建了几个包装函数，需要将这些函数列出来，以便Python解释器
        # 能够导入并且调用这些函数
        # 每一个数组都包含一个函数信息，METH_VARARGS代表参数以tuple的形式传入
        # 最后一个数组放置两个NULL 值，代表声明结束
   57 static PyMethodDef
   58 ExtestMethods[] = {
   59     {"fac",Extest_fac,METH_VARARGS},
   60     {"reverse",Extest_reverse,METH_VARARGS},
   61     {NULL,NULL},
   62 };
   63
        # 模块初始化，这部分代码在模块被Python导入时进行调用
   64 void initExtest(){
   65     Py_InitModule("Extest",ExtestMethods);
   66 }

编译与测试
为了让你的新Python扩展可以被创建，你需要将这些扩展与Python库放在一起编译。python的distutils包被用来编译，安装和分发这些模块，扩展，和包。

• 创建setup.py
  我们在安装Python第三方包时，很多情况下会用到 Python setup.py install这个命令。
  下面我们来了解下setup.py文件的内容。
  编译的最主要内容都由setup函数完成，你需要为每一个扩展创建一个Extension实例。

#!/usr/bin/env python
from distutils.core import setup, Extension
        MOD = "Extest"
        setup(name = MOD , ext_modules = [Extension(MOD, sources = ['Extest.c'])])
# Extension 第一个参数是扩展的名字
# 如果模块是包的一部分，还需要加".";
# 第二个参数是源码的代码文件列表

• 通过运行setup.py来编译和链接你的代码

python setup.py build

• 进行调试

from ctypes import *
import os 
# 编译后生成的*.so文件路径
extest = cdll.LoadLibrary(os.getwd() + 'Extest.so')
print extest.fac(4)