如何在iOS上运行Python+Pillow（PIL）（一）

Pillow是强大的图像处理器，却很难在iOS上运行，能在iOS上运行pillow，几乎是很多人甚至技术公司的需要。这使得手机作为当前常用的拍照工具无法能借助Pillow做图像处理。同时，使用python开发iOS App也是当前的一个重要需求。开源kivy和beeWare在这方面都有发展。

然而，通过google和百度出来的python+pillow+iOS的结果，都几乎没有可用的，或者说基本没有真正能跑的通的一个真实项目。

本文就是阐述，如何一步步，通过使用beeWare的基础架构工具（Rubicon和Toga），让Pillow（PIL）成功运行于iOS系统上。

App代码完全使用Python开发。最后的App功能就是允许从手机相册中选取一张图片，然后使用各种PIL图像功能对图像进行处理，并展示最终图像处理结果。

先看下最终App运行结果

从结果可见，python可访问手机相册，获得图片后，使用PIL功能进行各种处理，处理结果可以展现。只要稍稍改进，便可成为iOS的图片处理的App。当然，本文并不是针对如何开发App，因此，这部分留给读者自己扩展。

使用到的架构和工具

1. BeeWare的Rubicon作为Python和Object-C的开发桥梁
2. Beeware的toga作为跨平台的GUI工具
3. Python3.7编译好的静态库.a （来自beeware suit）
4. Pillow的C源程序和py源程序和图像解码插件libimg的c源程序

第一步：使用Beeware生成一个App基础架构

如果仅仅让Python+Pillow运行在iOS上，把python解释器编译成静态库，通过接口，也勉强可以运行。但实际问题是，如何读取相册，如何展示图片，这些必须用到objective- c的基础库。因此，和objective c的集成是必不可少的。这点上，beeWare的框架做的还不错，随着他提供的教程步骤，6步就能生成框架。熟悉的人几分钟就够了，当然对了解beeware的rubicon和toga的人来说，自己手动安装使用也可以。

beeware的App框架6步教程在这里：
https://docs.beeware.org/en/latest/

第二步：编译pillow静态库

去github下载pillow-master源程序，pillow的底层是使用c开发的，因此，需要把底层库编译成静态库才能在iOS上运行。特别注意的是，pillow的图像解码器部分是插件形式的，因此，解码器是单独的源程序，插件部分在github上fork比较多，但差别都不太大，一般搜索libimg下面的某个版本就可以了。

接下来是最痛苦的部分，如果你直接用make编译，99%的情况会直接fail掉，而且就算成功，也不是静态库。用xcode的libtool转过来也不能用。因此，自己在xcode下创建静态库项目，然后再进行编译是最佳方案，当然，想编译成功需要非常多的细节工作，包括修改.h 和.c的源文件。

这里要说明的是，为了避免单独插件的编译，我把插件的源代码和pillow的源代码合并编译了，结果这个坑很深，调试了好久，修改了不知道多少代码，最终，成功编译。

我已经把编译好的静态库上传到github，一般需要可以直接下载使用，一个是libpillow_simu.a 使用模拟器的，一个是libpillow_iphone.a是给真机用的，

第三步：深入修改集成objective-c

此时如果正常，通过添加以下code，应该可以正常使用pillow了。

在第一步的App项目框架中，找到main.m, 打开后，在其头部（main(。。。）的上面），添加如下代码：

void imaging_importer() {
    PyRun_SimpleString(
        "import sys, importlib\n" \
        "class ImagingImporter(object):\n" \
        "    def find_module(self, fullname, mpath=None):\n" \
        "        if fullname in (" \
        "                    '_imaging', " \
      "                ):\n" \
        "            return self\n" \
        "        return\n" \
        "    def load_module(self, fullname):\n" \
        "        f = '__' + fullname.replace('.', '_')\n" \
        "        mod = sys.modules.get(f)\n" \
        "        if mod is None:\n" \
        "            mod = importlib.__import__(f)\n" \
        "            sys.modules[fullname] = mod\n" \
        "            return mod\n" \
        "        return mod\n" \
        "sys.meta_path.append(ImagingImporter())"
    );
}

extern PyMODINIT_FUNC
PyInit__imaging(void);

这部分就是定义把静态库load进内存以便于以后使用。

ok，现在代码往下翻以下，找到这句：
PyEval_InitThreads();
在这句后面添加如下代码：

       imaging_importer();

至此，完成了代码，当然如果编译成功，就可以正常调用PIL使用了。但是，要编译成功，需要进行适当的配置。

1. 首先就是arch，这个是xcode的基础配置，我们一般开始都在simulator上调试，因此，设置成x86_64,

2. 现在，需要把pillow静态库加进来了，点击target，选择building phases，在link binary with libraries中，添加libpillow-simu.a. 如下图：
   
   3，把PIL的.py源程序，添加进project的support package里面。当然单独建一个目录。下面是正常的下面的重要目录结构：
   

3. 试试你的运气把，点击build，看看是否编译链接成功。如果成功，恭喜你，最关键的一部，完成了。如果发现错误，一般是链接错误，那么或者配置arch问题，或者静态库没链接对。

第四步，开始真正的python编程

既然我们用python编iOS的app，不写python怎么能行。现在进入真正的功能实现方面。
我们的功能是允许打开相册，选取一张照片，使用PIL进行图片处理，然后再把处理结果展示处理。很简单有没有？嗯嗯，欢迎入坑。
真正开始编程时发现，beeware确实就是个框架，需要大量的自己集成的部分。首先说以下beeware的rubicon和toga都是怎么回事。

1. ** rubion：** 是个提供对object c的基础库进行封装的python使用框架，说的直白一点就是把过去要用ctypes的人工要做的对动态库函数的访问，现在通过rubicon，变得省事了，譬如object c的UITableView，如果我们想使用它，那么现在rubicon已经为我们封装好了一个python的class，使用如下方法。你可以在uikit.py文件中找到它。
   UITableView = ObjCClass(‘UITableView’)

通过这种封装，我们就可以直接使用使用UITableView的方法和属性了。这就是rubicon的作用。但是，这里有非常多的坑，很多的function call是并没有集成的，譬如，我们这次图像处理要用到的把图像先转成jpeg格式的object function：
UIImageJPEGRepresentation（UIImage，float）
要想在python里面使用这个功能，必须要自己去按ctypes的规则去声明它的restype和argtypes，以这个功能为例，说明方法如下：

uikit.UIImageJPEGRepresentation.restype = objc_id
uikit.UIImageJPEGRepresentation.argtypes=[objc_id,CGFloat]

这里一定要注意，因为在rubicon中，扩展了ctypes的类型，因此，譬如objc_id，是标准ctypes里面没有的。

在上面正常说明后（在uikit.py）中，此后程序就可以使用上述功能了。

是不是累了，那么先休息一下，我将在下一篇中，讲述如何对rubion和toga扩展，成功访问到相册，如何在python中设置delegate，对相册图片返回进行处理，及如何修改toga的class，使得其可以支持多种图片格式以便于可以和PIL进行图片的数据传输。

当然，我也会把资源开放出来。供大家下载测试。