如何在运行在Ubuntu上的.so应用程序中加载Python库

在Ubuntu上运行的.so（共享对象）应用程序中加载Python库，通常涉及到动态链接和Python的C API。以下是基础概念和相关步骤：

基础概念

共享对象（.so文件）：这是Linux系统中的动态链接库文件，类似于Windows中的DLL文件。
Python C API：这是一组允许C语言代码与Python解释器交互的函数和宏。

类型与应用场景

类型：通常使用C或C++编写，并编译成.so文件。
应用场景：科学计算、数据分析、高性能计算、嵌入式系统等。

加载Python库的步骤

步骤1：编写C扩展模块

首先，需要编写一个C扩展模块，该模块将使用Python C API。

#include <Python.h>

static PyObject* my_function(PyObject* self, PyObject* args) {
    // 实现你的功能
    return Py_BuildValue("i", 42); // 返回一个整数
}

static PyMethodDef MyMethods[] = {
    {"my_function", my_function, METH_VARARGS, "Execute my function"},
    {NULL, NULL, 0, NULL}
};

static struct PyModuleDef mymodule = {
    PyModuleDef_HEAD_INIT,
    "mymodule",   // 模块名
    NULL,         // 模块文档字符串
    -1,           // 模块状态
    MyMethods     // 方法定义
};

PyMODINIT_FUNC PyInit_mymodule(void) {
    return PyModule_Create(&mymodule);
}

步骤2：编译C扩展模块

使用setup.py脚本来编译上述C代码为.so文件。

from setuptools import setup, Extension

module1 = Extension('mymodule', sources = ['source_file.c'])

setup(name = 'PackageName',
      version = '1.0',
      description = 'This is a demo package',
      ext_modules = [module1])

运行以下命令进行编译：

python3 setup.py build_ext --inplace

步骤3：在.so应用程序中加载Python库

在你的.so应用程序中，可以使用Python的C API来初始化Python解释器并导入模块。

#include <Python.h>

int main(int argc, char *argv[]) {
    Py_Initialize(); // 初始化Python解释器

    PyObject* pName = PyUnicode_DecodeFSDefault("mymodule"); // 获取模块名
    PyObject* pModule = PyImport_Import(pName); // 导入模块
    Py_DECREF(pName);

    if (pModule != NULL) {
        PyObject* pFunc = PyObject_GetAttrString(pModule, "my_function"); // 获取函数
        if (pFunc && PyCallable_Check(pFunc)) {
            PyObject* pValue = PyObject_CallObject(pFunc, NULL); // 调用函数
            if (pValue != NULL) {
                printf("Result of call: %ld\n", PyLong_AsLong(pValue));
                Py_DECREF(pValue);
            } else {
                PyErr_Print();
            }
        } else {
            if (PyErr_Occurred()) PyErr_Print();
            fprintf(stderr, "Cannot find function \"my_function\"\n");
        }
        Py_XDECREF(pFunc);
        Py_DECREF(pModule);
    } else {
        PyErr_Print();
        fprintf(stderr, "Failed to load \"mymodule\"\n");
        return 1;
    }

    Py_Finalize(); // 关闭Python解释器
    return 0;
}