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Python 是一种用于快速开发软件的编程语言，它的语法比较简单，易于掌握，但存在执行速度慢的问题，并且在处理某些问题时存在不足，如对计算机硬件系统的访问，对媒体文件的访问等。而作为软件开发的传统编程语言 C 语言，却能在这些问题上很好地弥补 Python 语言的不足。因此，本文通过实例研究如何在 Python 程序中整合既有的 C 语言模块，包括用 C 语言编写的源程序和动态链接库等，从而充分发挥 Python 语言和 C 语言各自的优势。
, 软件工程师, EMC
陈健，IBM 中国开发中心，软件工程师，2007 年加入 IBM 中国开发中心工作，目前主要工作是从事服务器平台管理软件开发。对虚拟化技术比较感兴趣。
, 软件工程师, EMC
任亮，IBM 中国系统与技术实验室，软件工程师，2004 年获得上海交通大学计算机学士学位并于 2008 年加入 IBM，目前主要从事 IBM 系统管理软件的研发。
, 软件工程师, EMC
周怿，IBM 中国系统与技术实验室，软件工程师，2006 年获得浙江大学计算机硕士学位并于 2007 年加入 IBM，目前主要从事 IBM 系统管理软件的研发。
概览Python 是一种用于快速开发软件的编程语言，它的语法比较简单，易于掌握，但存在执行速度慢的问题，并且在处理某些问题时存在不足，如对计算机硬件系统的访问，对媒体文件的访问等。而作为软件开发的传统编程语言—— C 语言，却能在这些问题上很好地弥补 Python 语言的不足。因此，本文通过实例研究如何在 Python 程序中整合既有的 C 语言模块，包括用 C 语言编写的源程序和动态链接库等，从而充分发挥 Python 语言和 C 语言各自的优势。背景知识介绍Python 语言的特点Python 作为一门程序开发语言，被越来越多地运用到快速程序开发。Python 是一种解释型的，互动的，面向对象的编程语言，它包含了模块化的操作，异常处理，动态资料形态，以及类型的使用。它的语法表达优美易读，具有很多优秀的脚本语言的特点：解释的，面向对象的，内建的高级数据结构，支持模块和包，支持多种平台，可扩展。而且它还支持交互式方式运行，图形方式运行。它拥有众多的编程界面支持各种操作系统平台以及众多的各类函数库，利用 C 和 C++ 可以对它进行扩充。C 语言的特点C 语言作为最受人们欢迎的语言之一，有广泛的发展基础。简洁紧凑、灵活方便，功能强大是其特点。另外，C 语言是一门中级语言。它把高级语言的基本结构和语句与低级语言的实用性结合起来。由于可以直接访问物理地址，可以方便的对硬件进行操作。因此，很多的系统软件都是由 C 语言编写。Python 语言与 C 语言的交互为了节省软件开发成本，软件开发人员希望能够缩短的软件的开发时间，希望能够在短时间内开发出稳定的产品。Python 功能强大，简单易用，能够快速开发应用软件。但是由于 Python 自身执行速度的局限性，对性能要求比较高的模块需要使用效率更高的程序语言进行开发，例如 C 语言，系统的其他模块运用 Python 进行快速开发，最后将 C 语言开发的模块与 Python 开发的模块进行整合。在此背景下，基于 Python 语言与 C 语言的各自特点，用 C 语言来扩展现有的 Python 程序，显得很有意义。本文首先介绍几种常用的整合 Python 程序与 C 语言程序的方法，最后给出相应的实例。利用 ctypes 模块整合 Python 程序和 C 程序ctypes 模块ctypes 是 Python 的一个标准模块，它包含在 Python2.3 及以上的版本里。ctypes 是一个 Python 的高级外部函数接口，它使得 Python 程序可以调用 C 语言编译的静态链接库和动态链接库。运用 ctypes 模块，能够在 Python 源程序中创建，访问和操作简单的或复杂的 C 语言数据类型。最为重要的是 ctypes 模块能够在多个平台上工作，包括 Windows，Windows CE，Mac OS X，Linux，Solaris，FreeBSD，OpenBSD。接下来通过几个简单的例子来看一下 ctypes 模块如何整合 Python 程序和 C 程序。源代码层面上的整合利用 Python 本身提供的 ctypes 模块可以使 Python 语言和 C 语言在源代码层面上进行整合。本节介绍了如何通过使用 ctypes 库，在 Python 程序中可以定义类似 C 语言的变量。下表列出了 ctypes 变量类型，C 语言变量类型和 Python 语言变量类型之间的关系：表 1. ctypes，c 语言和 Python 语言变量类型关系ctypes typec typePython type
1-character string
1-character unicode string
unsigned char
unsigned short
unsigned int
unsigned long
c_longlong
__int64 or long long
c_ulonglong
unsigned __int64 or unsigned long long
char * (NUL terminated)
string or None
wchar_t * (NUL terminated)
unicode or None
int/long or None
表 1 中的第一列是在 ctypes 库中定义的变量类型，第二列是 C 语言定义的变量类型，第三列是 Python 语言在不使用 ctypes 时定义的变量类型。举例：清单 1. ctypes 简单使用 &&& from ctypes import *
# 导入 ctypes 库中所有模块
&&& i = c_int(45)
# 定义一个 int 型变量，值为 45
&&& i.value
# 打印变量的值
&&& i.value = 56
# 改变该变量的值为 56
&&& i.value
# 打印变量的新值
56从下面的例子可以更明显地看出 ctypes 里的变量类型和 C 语言变量类型的相似性：清单 2. ctypes 使用 C 语言变量 &&& p = create_string_buffer(10)
# 定义一个可变字符串变量，长度为 10
# 初始值是全 0，即 C 语言中的字符串结束符’ \0 ’
'\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00'
&&& p.value = "Student"
# 字符串赋值
# 后三个字符仍是’ \0 ’
'Student\x00\x00\x00'
&&& p.value = "Big"
# 再次赋值
# 只有前三个字符被修改，第四个字符被修改为’ \0 ’
'Big\x00ent\x00\x00\x00'下面例子说明了指针操作：清单 3. ctypes 使用 C 语言指针 &&& i = c_int(999)
# 定义 int 类型变量 i，值为 999
&&& pi = pointer(i)
# 定义指针，指向变量 i
&&& pi.contents
# 打印指针所指的内容
c_long(999)
&&& pi.contents = c_long(1000)
# 通过指针改变变量 i 的值
&&& pi.contents
# 打印指针所指的内容
c_long(1000)下面例子说明了结构和数组的操作：清单 4. ctypes 使用 C 语言数组和结构体 &&& class POINT(Structure):
# 定义一个结构，内含两个成员变量 x，y，均为 int 型
_fields_ = [("x", c_int),
("y", c_int)]
&&& point = POINT(2,5)
# 定义一个 POINT 类型的变量，初始值为 x=2, y=5
&&& print point.x, point.y
# 打印变量
&&& point = POINT(y=5)
# 重新定义一个 POINT 类型变量，x 取默认值
&&& print point.x, point.y
# 打印变量
&&& POINT_ARRAY = POINT * 3
# 定义 POINT_ARRAY 为 POINT 的数组类型
# 定义一个 POINT 数组，内含三个 POINT 变量
&&& pa = POINT_ARRAY(POINT(7, 7), POINT(8, 8), POINT(9, 9))
&&& for p in pa: print p.x, p.y
# 打印 POINT 数组中每个成员的值
9 9Python 访问 C 语言 dll通过 ctypes 模块，Python 程序可以访问 C 语言编译的 dll，本节通过一个简单的例子，Python 程序 helloworld.py 中调用 some.dll 中的 helloworld 函数，来介绍 Python 程序如何调用 windows 平台上的 dll。
导入动态链接库
清单 5. ctypes 导入 dll from ctypes import windll # 首先导入 ctypes 模块的 windll 子模块
somelibc = windll.LoadLibrary(some.dll) # 使用 windll 模块的 LoadLibrary 导入动态链接库
访问动态链接库中的函数
清单 6. ctypes 使用 dll 中的函数 somelibc. helloworld() # 这样就可以得到 some.dll 的 helloworld 的返回值。整个 helloworld.py 是这样的：清单 7. Python hellpworld 代码 from ctypes import windll
def callc():
# load the some.dll
somelibc = windll.LoadLibrary(some.dll)
print somelibc. helloworld()
if __name__== “__main__”:
callc()在命令行运行 helloworld.py，在 console 上可以看到 some.dll 中 helloworld 的输出。清单 8. Python hellpworld Windows command console 运行输出 C:\&python C:\python\test\helloworld.py
Hello World! Just a simple test.Python 调用 C 语言 so通过 ctypes 模块，Python 程序也可以访问 C 语言编译的 so 文件。与 Python 调用 C 的 dll 的方法基本相同，本节通过一个简单的例子，Python 程序 helloworld.py 中调用 some.so 中的 helloworld 函数，来介绍 Python 程序如何调用 linux 平台上的 so。
导入动态链接库
清单 9. ctypes 导入 so from ctypes import cdll
# 首先导入 ctypes 模块的 cdll 子模块，注意 linux 平台上使用 cdll 的，而不是 windll。
somelibc = cdll.LoadLibrary(“./some.so”)
# 使用 cdll 模块的 LoadLibrary 导入动态链接库
访问动态链接库中的函数
清单 10. ctypes 使用 so 中的函数 somelibc. helloworld() # 使用方法与 windows 平台上是一样的。整个 helloworld.py 是这样的：清单 11. Python helloworld 代码 from ctypes import cdll
def callc():
# load the some.so
somelibc = cdll.LoadLibrary(some.so)
print somelibc. helloworld()
if __name__== “__main__”:
callc()在命令行运行 helloworld.py，在 linux 标准输出上可以看到 some.so 中 helloworld 的输出。清单 12. Python hellpworld Linux shell 运行输出 [root@linux-790t] python ./helloworld.py
Hello World! Just a simple test.Python 程序和 C 程序整合实例以下我们举例用 Python 来实现一个小工具，用来实现 hash 算法，查看文件的校验和（MD5,CRC,SHA1 等等）。通过查看文件的校验和，可以知道文件在传输过程中是否被破坏或篡改。Hash，一般翻译做“散列”，也有直接音译为"哈希"的，就是把任意长度的输入（又叫做预映射，pre-image），通过散列算法，变换成固定长度的输出，该输出就是散列值。这种转换是一种压缩映射，也就是，散列值的空间通常远小于输入的空间，不同的输入可能会散列成相同的输出，而不可能从散列值来唯一的确定输入值。简单的说就是一种将任意长度的消息压缩到某一固定长度的消息摘要的函数。由于相对 C 语言来说，Python 的运行效率较低，因此我们的 Python 小工具利用一个已有的 C 语言的动态链接库 (hashtcalc.dll) 来实现我们的程序。本例中，我们运用 wxPython 编写简单的 GUI 界面，通过 python 调用 hashtcalc.dll 的接口计算文件的校验和，然后输出在界面上。架构图图 1. 工具的架构图hashcalc.dll 接口描述函数名：calc_CRC32函数：char* calc_CRC32(char *filename);参数：文件名返回值：字符串说明：该函数对输入的文件内容进行计算，并且返回它的 CRC32函数名：calc_MD5函数：char* calc_MD5(char *filename);参数：文件名返回值：字符串说明：该函数对输入的文件内容进行计算，并且返回它的 MD5函数名：calc_SHA1函数：char* calc_SHA1 (char *filename);参数：文件名返回值：字符串说明：该函数对输入的文件内容进行计算，并且返回它的 SHA1HashcalcAdapter 代码HashcalcAdapter.py 实现了一个 python 的 class HashcalcAdapter，HashcalcAdapter 对 hashtcalc.dl 的 C 语言接口进行了封装，使得其他 python 模块可以直接通过 HashcalcAdapter 使用 hashtcalc.dll 中实现的 hash 算法。具体的代码如下：清单 13. HashcalcAdapter.py 代码 from ctypes import windll
from ctypes import *
class HashcalcAdapter(object):
def __init__(self, dllpath):
self._dllpath = dllpath
self._libc = windll.LoadLibrary(self._dllpath)
def calc_CRC32(self, filename):
new_filename = c_char_p(filename)
return self._libc.calc_CRC32(new_filename)
def calc_MD5(self, filename):
new_filename = c_char_p(filename)
return self._libc.calc_MD5(new_filename)
def calc_SHA1(self, filename):
new_filename = c_char_p(filename)
return self._libc.calc_SHA1(new_filename)运行界面图 2. 工具的运行界面总结在软件开发过程中同时运用 Python 语言和 C 语言，既能够在加快开发速度的同时，也能够保证软件的运行性能。
参考资料 参考 ，了解更多 Python 各个模块的更多信息。参考 ，了解 Python 的最新信息。
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static.content.url=/developerworks/js/artrating/SITE_ID=10Zone=LinuxArticleID=487718ArticleTitle=浅谈 Python 程序和 C 程序的整合
publish-date=Python程序设计 -- 简明现代魔法python编程-将Python程序转化为可执行程序[整理]
字体：[ ] 类型：转载 时间：
工欲善其事,必先利其器.python是解释型的语言,但是在windows下如果要执行程序的话还得加个python&shell的话,未免也太麻烦了.而这里所说的东西就是将python程序转换为exe文件.下面是一些常用的工具,不过似乎py2exe应用的更加广泛一些.& py2exe&&&&&http://py2exe.sf.net 只支持windows平台，应该是大家听到最多的一个名字了，用户不少，所以有问题的话在它的mail&list里面很容易找到答案。文档中提到了"无法找到某某code"、使用opengl等模块的问题& 　 PyPackage&&&&http://codereactor.net/projects/pypack/index.html 我觉得py2exe等等工具还是罗嗦得像唐僧，需要在配置文件中写上需要的数据文件。作者完全无视这样一个事实：我需要发布可执行文件的时候，程序已经完工了，所有的数据文件就在主程序所在目录下，所以多数情况下，根本不用到别的地方搜索。现在终于有人站了出来，PyPackage实际上并不是一个程序打包的工具，而只是简化py2exe的操作，甚至可以自动调用InnoSetup&5制作安装文件——不过这个软件并不智能，会打包很多不需要的文件& 　 Installer&&&&&http://www./installer_dnld.html 可以产生windows、linux平台的可执行文件，现在作者主页连不上去了，但是搜索一下可以在其它地方下载 自带一个小程序写配置文件，如果程序较复杂，还是需要手工修改这个配置文件。支持从py15以来的所有Python版本 2005年9月，冰冻牡蛎更新：Giovanni&Bajo获得Gordon&McMillan's&Installer的授权、版权改变为GPL，并在http://pyinstaller.hpcf.upr.edu/继续开发PYinstaller。2006年9月更新：这里可以看到Gordon&McMillan's的原始网站的镜像& 　 Python自带的freeze.py（不过windows版本不带这个，你可以自己下载Python的源程序再找）。这个是我最不推荐的一种方法（为什么？自己看），不过如果你的Python程序要发布到其它工具不支持的平台上，可以考虑这个方法& 　 新出来的Pyco&&&&/projects/pyco/ 还没用过& 　 Squeeze&&&&http://starship.python.net/crew/fredrik/ipa/squeeze.htm 还没用过，只支持Python&1.4& 　 cx_Freeze&&http://starship.python.net/crew/atuining/cx_Freeze/ winodws、linux平台。简单的程序甚至都不需要写配置文件& 　 Stand&alone&Python&for&Windows&/nas/python/standalone.html 如果你不介意源程序太过"暴露"的话，用这个吧 会不会觉得Updated:&Sun,&09&Apr&:54&-0600&扎眼？如果你看一看它的VC源代码，就不会这么想了——其实这是普遍适用于ｗｉｎ系统的方法，无论是９８、２０００或者ｘｐ。也许也可以用到ｌｉｎｕｘ上——我不懂ｌｉｎｕｘ，如果真的可以这么做，还请告诉我。& 　 py2app&&&&http://undefined.org/python/ 支持linux平台的工具可能也支持mac&os，或者直接使用这个py2app。具体就不知道了，只吃过苹果，还没玩过苹果呢& 　 Movable&Python&&http://www.voidspace.org.uk/python/movpy/ 这个其实是使用py2exe制作的、可以放在U盘上的绿色Python。有使用py2app制作苹果版movpy和用cx_Freeze制作Linux版movpy的计划。懒到都不愿意学习py2exe、py2app或者cx_Freeze的人可以看看。& 　 Shed&Skin&-&A&Python-to-C++&Compiler：&试验项目，windows上，连他的例子我都没有编译成功&:(。& 　 Psyco：&给Python程序加速的东西，看不出对发布Python程序的直接好处，并且作者以后将致力于PyPy。& 　 PyPy：&项目目标是纯Python实现的Python、速度比CPython快，将来可以帮助实现编译Python。& 　 pyc：&Python&compiler&in&Python，一个用纯Python写的Python的bytecode编译器，可以优化输出的pyc文件。和PyPy一样，现在还看不出对发布Python程序的直接好处。只有py24的bytecode。pyc是pyvm这个新的python虚拟机的一部分。& 　 Jungle：&使用GNU工具（as、ld和winres）把Python程序编译到windows的exe可执行文件。该可执行文件只使用基于python24的的pythonic.dll。猜测它支持的模块仅限于内部模块以及jungle.jgl列出的模块。只有可执行文件下载，而这个可执行文件也是用Jungle自己编译的。目前版本号都到1.10了，经常看0.xx的版本号，这个数字好大啊，娃哈哈。& 　 另类的方法，对Python语言特性都还不是100％支持，众多的CPython模块也不可以使用，还有，我也没有试过： for&.NET的Python编译器（如Visual&Python、IronPython），不过我可不喜欢为了一个芝麻大的软件安装.NET&framework 用jython，然后用jbuilder、jsmooth、NativeJ之类的包裹一下，或者用gcj编译成本地代码& 在最后,给一个人学习py2exe的文章,帮助学习: 最近学了一点PYTHON，想把PYTHON写的程序转换成EXE文件，在网上查到了资料后发现了这个东东 写下来做一下记录。 英文教程： http://www.py2exe.org/index.cgi/Tutorial Python&2.5&+&Py2exe& 工作目录：c:\python25 首先随便写一个程序 hello.py print&"Hello&World!" 测试一下是否能运行 python&hello.py 结果：Hello&World 到www.py2exe.org下载&PY2exe&,或者在SF上下载 http://sourceforge.net/project/showfiles.php?group_id=15583 接下来直接安装PY2EXE包。。它是一个安装文件。。直接装就行了。 下在编写一个设置的PY文件　setup.py from&distutils.core&import&setup import&py2exe setup(console=['hello.py']) 运行：python&setup.py&py2exe　　 出现以下信息后，在DIST目录里，就会有一个hello.exe 即成功。 running&py2exe ***&searching&for&required&modules&*** ***&parsing&results&*** creating&python&loader&for&extension&'zlib' creating&python&loader&for&extension&'unicodedata' creating&python&loader&for&extension&'bz2' ***&finding&dlls&needed&*** ***&create&binaries&*** ***&byte&compile&python&files&*** byte-compiling&C:\Tutorial\build\bdist.win32\winexe\temp\bz2.py&to&bz2.pyc byte-compiling&C:\Tutorial\build\bdist.win32\winexe\temp\unicodedata.py&to&unicodedata.pyc byte-compiling&C:\Tutorial\build\bdist.win32\winexe\temp\zlib.py&to&zlib.pyc skipping&byte-compilation&of&c:\Python24\lib\StringIO.py&to&StringIO.pyc [skipping&many&lines&for&brevity] skipping&byte-compilation&of&c:\Python24\lib\warnings.py&to&warnings.pyc ***&copy&extensions&*** ***&copy&dlls&*** copying&c:\Python24\lib\site-packages\py2exe\run.exe&-&&C:\Tutorial\dist\hello.exe ***&binary&dependencies&*** Your&executable(s)&also&depend&on&these&dlls&which&are&not&included, you&may&or&may&not&need&to&distribute&them. Make&sure&you&have&the&license&if&you&distribute&any&of&them,&and make&sure&you&don't&distribute&files&belonging&to&the&operating&system. &&&ADVAPI32.dll&-&C:\WINDOWS\system32\ADVAPI32.dll &&&USER32.dll&-&C:\WINDOWS\system32\USER32.dll &&&SHELL32.dll&-&C:\WINDOWS\system32\SHELL32.dll &&&KERNEL32.dll&-&C:\WINDOWS\system32\KERNEL32.dll
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