如何嵌入Python代码到C程序

youxd 2016-12-27

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Python是最流行的编程语言之一，这归功于其简单的语法，易学和跨平台支持。此外还由于，很多高质量的Python库和模块可任意使用，仅仅几行代码就允许你完成繁重的工作。这使得Python成为开发原型最有效的方法之一。然而，Python没有C语言快，而且很多性能很重要的软件产品如Linux操作系统，web服务器和数据库都是用C编写的。如果你用C开发一个程序，但是它的某些部分需要用Python编写，你可以编写一个Python模块并且使用Python/C API嵌入Python模块到C程序中。

在本教程中，我们研究如何使用Python/C API在C中嵌入Python代码。本教程以一个从C代码调用Python的完整示例结尾。

步骤1：安装Python开发包

由于需要访问Python/C API，首先安装Python开发包。

在Debian，Ubuntu或Linux Mint中：

在CentOS，Fedora或RHEL中：

安装成功后，Python头文件在/usr/include/python2.7。根据Linux发行版的不同，确切的路径可能是不相同的。例如，CentOS 6中是/usr/include/python2.6。

步骤2：初始化解释器并设置路径

C中嵌入Python的第一步是初始化Python解释器，这可以用以下C函数完成。

初始化解释器后，需要设置你的C程序中要导入的Python模块的路径。例如，比如你的Python模块位于/usr/local/modules。然后使用以下C函数调用来设置路径。

步骤3：数据转换

C中嵌入Python最重要的方面之一是数据转换。从C中传递数据到Python函数，需要首先将数据从C数据类型转换到Python数据类型。Python/C API提供各种函数来实现这。例如，转换C字符串到Python字符串，使用PyString_FromString函数。

另外一个类似函数PyInt_FromLong，将C中long数据类型转换为Python int。每个Python/C API函数返回一个PyObject类型的引用。

步骤4：定义一个Python模块

当你想嵌入Python代码到另一种语言如C，该代码需要被写成Python模块，然后用另一种语言“导入”。所以让我们来看看如何在C中导入Python模块。

为了进行说明，我们实现一个简单的Python模块例子如下：

以上的Python函数有一个字符串作为参数并返回两个重复的字符串。例如，如果输入字符串是“cyberpersons”，该函数返回'cyberpersonscyberpersons'。此模块文件命名为“printData.py”并将它放在前面声明的Python模块目录中（/usr/local/modules）。

步骤5：加载一个Python模块

现在你已经定义了Python模块，是时候在C程序中加载它了。导入模块的C代码看起来像这样：

步骤6：构建函数的参数

当加载一个模块时，可以调用模块中定义的Python函数。通常，我们需要传递一个或多个参数到一个Python函数。我们必须构建一个Python元组对象，它包括Python函数中的参数。

在我们的例子中，printData函数定义带一个参数的模块。因此，我们构建一个大小是一的Python元组对象如下。我们可以使用PyTuple_SetItem设置元组对象的每个项。

我们已经成功构建一个参数传递到函数调用，是时候从C程序调用python函数了。

步骤7：调用Python函数

一旦成功创建Python元组对象作为函数参数，我们可以调用一个带参数的Python函数。为此，通过使用PyObject_GetAttrString首先获得模块中定义的函数的引用，然后使用PyObject_CallObject调用该函数。例如：

步骤8：错误检查

避免运行时错误的常见方法是检查函数的返回值并根据返回值采取适当的行动。类似于C程序中的全局变量errno，Python/C API提供一个全局指示符，它报告最后发生的错误。当Python/C API函数失败，全局指示符设置为指示错误，并且PyErr_Print可以用于显示相应的人类可读的trackback。例如：

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