ipython扩展 python扩展开发

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幸福的地图 2023-10-16 21:10:05

文章标签 ipython扩展 c/c++ python 操作系统 Python 文章分类 Python 后端开发

1 适用范围

本文档适用于希望使用基于SylixOS进行Python扩展库开发的用户。

2 SylixOS Python简介

Python是一门面向对象的解释型的脚本语言，Python具有丰富和强大的库。它常被昵称为胶水语言，能够把用其他语言制作的各种模块（尤其是C/C++）很轻松地联结在一起。常见的一种应用情形是，使用Python快速生成程序的原型（有时甚至是程序的最终界面），然后对其中有特别要求的部分，用更合适的语言改写，比如3D游戏中的图形渲染模块，性能要求特别高，就可以用C/C++重写，而后封装为Python可以调用的扩展类库。

目前SylixOS支持的Python为3.6.4版本，支持绝大多数内建库，但并未移植扩展库。

3 SylixOS Python扩展库开发

可扩展性是Python的一大特色，Python的扩展库可以基于Python语言开发，也可通过C、JAVA等语言进行开发。

本文将介绍如何使用RealEvo-IDE开发C语言版本的SylixOS Python扩展库。C语言版本Python扩展库开发有以下两种方式。

3.1 基于python ctypes模块开发

SylixOS下的Python支持ctypes内建模块。此模块的CDLL方法会调用SylixOS操作系统的dlopen()函数，从而导入用户开发的C/C++动态库。

编写简单的动态库lib_demo，代码如程序清单 3.1所示。

程序清单 3.1 动态库demo

#include <stdio.h>
 
void lib_func (void)
{
    printf("lib_func call!\n");
}
 
void hello (void)
{
    printf("Hello SylixOS!\n");
}
 
int fact(int n)
{
    if (n <= 1)
        return 1;
    else
        return n * fact(n - 1);
}
将lib_demo编译上传至目标设备中。新建一个Python脚本test.py，使用VI编辑器编辑python脚本，内容如下：
import ctypes
demo=ctypes.CDLL("/lib/lib_demo.so")
print("-------------")
demo.lib_func()
print("-------------")
demo.hello()
print("-------------")
print(demo.fact(10))
print("-------------")

保存后执行“python test.py”，结果如图 3.1 所示。

ipython扩展 python扩展开发_操作系统

图 3.1 python脚本执行结果

脚本执行结果显示，动态库内的函数被成功调用。

3.2 基于Python扩展库模板开发

除了使用ctypes直接导入SylixOS动态库外，python本身也提供自定义扩展库的模板。通过模板封装的C/C++动态库，可以直接使用python的“import”方法导入模块。

依然以lib_demo为例，首先需要添加所需头文件的路径。头文件在SylixOS的/lib/python3/include目录下提供，可自行拷贝至开发的动态库目录下。环境配置（以实际环境为准）如图 3.2 所示。

ipython扩展 python扩展开发_操作系统_02

图 3.2 选择动态库头文件路径

接着封装动态库，主要分为4步：

a、包含Python头文件；
添加头文件：#include <Python.h>
 
b、利用样板来包装函数；
将lib_demo中的fact()函数封装如下（并非修改原函数，而是添加封装函数）
static PyObject *lib_demo_fact(PyObject *self,PyObject *args) {
    int num;
    if(!(PyArg_ParseTuple(args,"i",&num))) {       //获取Python传递的参数
        return NULL;
    }
return (PyObject*)Py_BuildValue("i",fact(num)); 
//将结果转换为Python类型并返回
}
 
c、为每个模块增加PyMethodDef ModuleMethods[]数组；
static PyMethodDef lib_demoMethods [] = {
    {"fact",lib_demo_fact,METH_VARARGS},            //函数名，包装函数名，解析
    {"hello",lib_demo_hello,METH_NOARGS},
    {"lib_func",lib_demo_lib_func,METH_NOARGS},
    {NULL,NULL},                                         //作为结束
};
 
d、编写初始化函数。
static struct PyModuleDef lib_demoModule = {
    PyModuleDef_HEAD_INIT,     //默认
    "lib_demo",                  //模块名
    NULL,
    -1,
    lib_demoMethods             //上面的数组
};
 
PyMODINIT_FUNC
PyInit_lib_demo(void)
{
  return  PyModule_Create(&lib_demoModule);
}
 
封装完成后的lib_demo如程序清单 3.2 所示。
程序清单 3.2 封装完成的lib_demo
#include <Python.h>
#include <stdio.h>
 
int lib_func (void)
{
    printf("lib_func call!\n");
    return 0;
}
 
int hello (void)
{
    printf("Hello SylixOS!\n");
    return 0;
}
 
int fact(int n)
{
    if (n <= 1)
        return 1;
    else
        return n * fact(n - 1);
}
 
static PyObject *lib_demo_fact(PyObject *self,PyObject *args) {
    int num;
    if(!(PyArg_ParseTuple(args,"i",&num))) {                  //获取Python传递的参数
        return NULL;
    }
    return (PyObject*)Py_BuildValue("i",fact(num));           //将结果转换为Python类型并返回
}
 
static PyObject *lib_demo_hello(PyObject *self,PyObject *args) {
 
    return (PyObject*)Py_BuildValue("i",hello());
}
 
static PyObject *lib_demo_lib_func(PyObject *self,PyObject *args) {
 
    return (PyObject*)Py_BuildValue("i",lib_func());
}
 
static PyMethodDef lib_demoMethods[] = {
    {"fact",lib_demo_fact,METH_VARARGS},//函数名，包装函数名，解析
    {"hello",lib_demo_hello,METH_NOARGS},
    {"lib_func",lib_demo_lib_func,METH_NOARGS},
    {NULL,NULL},//作为结束
};
 
static struct PyModuleDef lib_demoModule = {
    PyModuleDef_HEAD_INIT,     //默认
    "lib_demo",                //模块名
    NULL,
    -1,
    lib_demoMethods            //上面的数组
};
 
PyMODINIT_FUNC
PyInit_lib_demo(void)
{
  return  PyModule_Create(&lib_demoModule);
}

将编译完成后的lib_demo.so上传至目标设备的/lib/python3/lib/python3.6/lib-dynload目录下。创建并编辑python脚本test2.py，内容如下。

import lib_demo as demo
print("-------------")
demo.lib_func()
print("-------------")
demo.hello()
print("-------------")
print(demo.fact(10))
print("-------------")

保存后执行“python test2.py”，输出结果如图 3.3 所示。

ipython扩展 python扩展开发_python_03