使用C++编写Python扩展

Python的很多库中都包含了C/C++的代码，在安装这种库的时候，尝尝会遇到这样的报错：

error: unable to find vcvarsall.bat

通常的解决方案有两种：

1. 安装visual studio或者mingw；

2. 使用编译好的Python库文件，进行安装。

一般大家都会选择安装编译过的库文件，或者安装mingw，但是如果要在Windows下为自己的Python程序编写扩展，安装visual studio是最优的解决方案。

下面介绍使用C++编写Python扩展模块的常见写法。

传入有限个数据

先建立一个Exten.cpp文件，编写如下代码：

#include "Python.h"// 函数主体int add(int a,int b) {    return a + b;
}// 包裹函数static PyObject *Exten_add(PyObject *self,PyObject *args) {    int a,b;    // 获取数据，i代表int，ii代表两个int
    // 如果没有获取到，则返回NULL
    if (!PyArg_ParseTuple(args,"ii",&a,&b)) {        return NULL;
    }    return (PyObject*)Py_BuildValue("i",add(a,b));
}// 添加PyMethodDef ModuleMethods[]数组static PyMethodDef ExtenMethods[] = {    // add：可用于Python调用的函数名，Exten_add：C++中对应的函数名
    {"add",Exten_add,METH_VARARGS}, 
    {NULL,NULL},
};// 初始化函数static struct PyModuleDef ExtenModule = {
    PyModuleDef_HEAD_INIT,    "Exten",//模块名称
    NULL,    -1,
    ExtenMethods
};void PyInit_Exten() {
    PyModule_Create(&ExtenModule);
}

再在同文件夹下建立setup.py文件，编写如下代码：

from distutils.core import setup,Extension

MOD = 'Exten' #模块名setup(name=MOD,ext_modules=[Extension(MOD,sources=['D:\\Exten.cpp'])])

然后在CMD控制台输入：

python D:\\setup.py build
python D:\\setup.py install

此模块便已经安装成功了。可以直接在Python代码中调用：

>>> import Exten>>> Exten.add(1,3)4

传入可迭代对象

这种方式只能处理单个数据传入的任务，如果需要处理批量数组等批量数据，则需要涉及到Python对象到C++对象的转化。

以max函数为例，添加max函数之后，还需要为max编写包裹函数，整个Exten文件中代码如下：

#include "Python.h"#include <vector>#define INT_MIN -2147483648using namespace std;// 函数主体int add(int a,int b) {    return a + b;
}int max(vector<int> lst) {    int max_num = INT_MIN;    for (int i =0; i< lst.size(); i++) {        if (lst[i] > max_num) {
            max_num = lst[i];
        }
    }    return max_num;
}// 包裹函数static PyObject *Exten_add(PyObject *self,PyObject *args) {    int a,b;    // 如果没有获取到数据
    if (!PyArg_ParseTuple(args,"ii",&a,&b)) {        return NULL;
    }    return (PyObject*)Py_BuildValue("i",add(a,b));
}// 模块中每个可供Python调用的函数都需要一个对应的包裹函数static PyObject *Exten_max(PyObject *self,PyObject *args) {
    PyObject *obj;    vector<int> lst;    // O代表对象
    if (!PyArg_ParseTuple(args,"O",&obj)) {        return NULL;
    }    // 获取可迭代对象
    PyObject *iter = PyObject_GetIter(obj);    if (!iter) {
        PyErr_SetString(PyExc_TypeError,"The object is not iterable!");        return NULL;
    }    while (true) {        // 逐个获取列表中的各个元素
        PyObject *next = PyIter_Next(iter);        if (!next) {            break;
        }        // 检查是否为long或者long的子类（包括int）
        if (!PyLong_Check(next)) {
            PyErr_SetString(PyExc_TypeError,"Int or Long list is expected!");            return NULL;
        }        // 由Python的Long转化为C/C++的long
        long num = PyLong_AsLong(next);
        lst.push_back(num);
    }    return (PyObject*)Py_BuildValue("i",max(lst));
}// 添加PyMethodDef ModuleMethods[]数组static PyMethodDef ExtenMethods[] = {    // add：可用于Python调用的函数名，Exten_add：C++中对应的函数名
    {"add",Exten_add,METH_VARARGS},
    {"max",Exten_max,METH_VARARGS},
    {NULL,NULL},
};// 初始化函数static struct PyModuleDef ExtenModule = {
    PyModuleDef_HEAD_INIT,    "Exten",//模块名称
    NULL,    -1,
    ExtenMethods
};void PyInit_Exten() {
    PyModule_Create(&ExtenModule);
}

采取同样的方式build + install之后，就可以使用了：

>>> import Exten>>> Exten.max([1,2,3,4])4>>> Exten.max([1,2,3,4.1])
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
TypeError: Int or Long list is expected!

作者：dalalaa
链接：https://www.jianshu.com/p/eb2618067eae