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为 Python 写一个 C++ 扩展模块

用 C 语言编写 Python 模块允许你将计算密集型代码转移到 C,同时保留 Python 的易用性。

使用 C 扩展为 Python 提供特定功能。

在前一篇文章中,我介绍了 六个 Python 解释器。在大多数系统上,CPython 是默认的解释器,而且根据民意调查显示,它还是最流行的解释器。Cpython 的独有功能是使用扩展 API 用 C 语言编写 Python 模块。用 C 语言编写 Python 模块允许你将计算密集型代码转移到 C,同时保留 Python 的易用性。

在本文中,我将向你展示如何编写一个 C++ 扩展模块。使用 C++ 而不是 C,因为大多数编译器通常都能理解这两种语言。我必须提前说明缺点:以这种方式构建的 Python 模块不能移植到其他解释器中。它们只与 CPython 解释器配合工作。因此,如果你正在寻找一种可移植性更好的与 C 语言模块交互的方式,考虑下使用 ctypes 模块。

源代码

和往常一样,你可以在 GitHub 上找到相关的源代码。仓库中的 C++ 文件有以下用途:

  • my_py_module.cpp: Python 模块MyModule 的定义
  • my_cpp_class.h: 一个头文件 - 只有一个暴露给 Python 的 C++ 类
  • my_class_py_type.h/cpp: Python 形式的 C++ 类
  • pydbg.cpp: 用于调试的单独应用程序

本文构建的 Python 模块不会有任何实际用途,但它是一个很好的示例。

构建模块

在查看源代码之前,你可以检查它是否能在你的系统上编译。我使用 CMake 来创建构建的配置信息,因此你的系统上必须安装 CMake。为了配置和构建这个模块,可以让 Python 去执行这个过程:

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