15.6 从C语言中调用Python代码 – 欧菲博客

15.6 从C语言中调用Python代码

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问题

你想在C中安全的执行某个Python调用并返回结果给C。 例如,你想在C语言中使用某个Python函数作为一个回调。

解决方案

在C语言中调用Python非常简单,不过涉及到一些小窍门。 下面的C代码告诉你怎样安全的调用:

:: c

#include <Python.h>

/* Execute func(x,y) in the Python interpreter. The
arguments and return result of the function must be Python floats */

double call_func(PyObject *func, double x, double y) 
{
    PyObject *args; 
    PyObject *kwargs; 
    PyObject *result = 0; 
    double retval;

    /* Make sure we own the GIL */ 
    PyGILState_STATE state = PyGILState_Ensure();

    /* Verify that func is a proper callable */ 
    if (!PyCallable_Check(func)) {
        fprintf(stderr,”call_func: expected a callablen”); goto fail;
   } 
    /* Build arguments */ 
    args = Py_BuildValue(“(dd)”, x, y); 
    kwargs = NULL;

    /* Call the function */ 
    result = PyObject_Call(func, args, kwargs); 
    Py_DECREF(args); 
    Py_XDECREF(kwargs);

    /* Check for Python exceptions (if any) */ 
    if (PyErr_Occurred()) {
        PyErr_Print(); goto fail;
    }

    /* Verify the result is a float object */ 
    if (!PyFloat_Check(result)) {
         fprintf(stderr,”call_func: callable didn’t return a floatn”); 
         goto fail;
    }

    /* Create the return value */ 
    retval = PyFloat_AsDouble(result); 
    Py_DECREF(result);

    /* Restore previous GIL state and return */ 
    PyGILState_Release(state); 
    return retval;

    fail:
    Py_XDECREF(result); 
    PyGILState_Release(state); 
    abort(); 
    // Change to something more appropriate
}

要使用这个函数,你需要获取传递过来的某个已存在Python调用的引用。 有很多种方法可以让你这样做, 比如将一个可调用对象传给一个扩展模块或直接写C代码从已存在模块中提取出来。

下面是一个简单例子用来展示从一个嵌入的Python解释器中调用一个函数:

#include <Python.h>

/* Definition of call_func() same as above */
...

/* Load a symbol from a module */
PyObject *import_name(const char *modname, const char *symbol) {
  PyObject *u_name, *module;
  u_name = PyUnicode_FromString(modname);
  module = PyImport_Import(u_name);
  Py_DECREF(u_name);
  return PyObject_GetAttrString(module, symbol);
}

/* Simple embedding example */
int main() {
  PyObject *pow_func;
  double x;

  Py_Initialize();
  /* Get a reference to the math.pow function */
  pow_func = import_name("math","pow");

  /* Call it using our call_func() code */
  for (x = 0.0; x < 10.0; x += 0.1) {
    printf("%0.2f %0.2f\n", x, call_func(pow_func,x,2.0));
  }
  /* Done */
  Py_DECREF(pow_func);
  Py_Finalize();
  return 0;
}

要构建例子代码,你需要编译C并将它链接到Python解释器。 下面的Makefile可以教你怎样做(不过在你机器上面需要一些配置)。

all::
        cc -g embed.c -I/usr/local/include/python3.3m \
          -L/usr/local/lib/python3.3/config-3.3m -lpython3.3m

编译并运行会产生类似下面的输出:

0.00 0.00
0.10 0.01
0.20 0.04
0.30 0.09
0.40 0.16
...

下面是一个稍微不同的例子,展示了一个扩展函数, 它接受一个可调用对象和其他参数,并将它们传递给 call_func() 来做测试:

/* Extension function for testing the C-Python callback */
PyObject *py_call_func(PyObject *self, PyObject *args) {
  PyObject *func;

  double x, y, result;
  if (!PyArg_ParseTuple(args,"Odd", &func,&x,&y)) {
    return NULL;
  }
  result = call_func(func, x, y);
  return Py_BuildValue("d", result);
}

使用这个扩展函数,你要像下面这样测试它:

>>> import sample
>>> def add(x,y):
...     return x+y
...
>>> sample.call_func(add,3,4)
7.0
>>>

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