常用的Python接口,C语言也挡不住Python的强大

Pyton和C分别有着各自的优缺点,用Python开发程序速度快,可靠性高,并且有许多高级模块可供使用,但执行速度相对较慢;C语言则正好相反,执行速度快,但开发效率低。为了利用两种语言各自的优点,比较好的做法是用Python开发整个软件框架,而用C语言实现高效功能模块。

一、简介

Python是一门功能强大的高级脚本语言,它的强大不仅表现在其自身的功能上,而且还表现在其良好的可扩展性上,正因如此,Python已经开始受到越来越多人的青睐,并且被屡屡成功地应用于各类大型软件系统的开发过程中。

与其它普通脚本语言有所不同,Python程序员可以借助Python语言提供的API,使用C或者C 来对Python进行功能性扩展,从而即可以利用Python方便灵活的语法和功能,又可以获得与C或者C 几乎相同的执行性能。执行速度慢是几乎所有脚本语言都具有的共性,也是倍受人们指责的一个重要因素,Python则通过与C语言的有机结合巧妙地解决了这一问题,从而使脚本语言的应用范围得到了很大扩展。

在用Python开发实际软件系统时,很多时候都需要使用C/C 来对Python进行扩展。最常见的情况是目前已经存在一个用C编写的库,需要在Python语言中使用该库的某些功能,此时就可以借助Python提供的扩展功能来实现。此外,由于Python从本质上讲还是一种脚本语言,某些功能用Python实现可能很难满足实际软件系统对执行效率的要求,此时也可以借助Python提供的扩展功能,将这些关键代码段用C或者C 实现,从而提供程序的执行性能。

二、Python的C语言接口

Python是用C语言实现的一种脚本语言,本身具有优良的开放性和可扩展性,并提供了方便灵活的应用程序接口(API),从而使得C/C 程序员能够在各个级别上对Python解释器的功能进行扩展。在使用C/C 对Python进行功能扩展之前,必须首先掌握Python解释所提供的C语言接口。

2.1 Python对象(PyObject)

Python是一门面向对象的脚本语言,所有的对象在Python解释器中都被表示成PyObject,PyObject结构包含Python对象的所有成员指针,并且对Python对象的类型信息和引用计数进行维护。在进行Python的扩展编程时,一旦要在C或者C 中对Python对象进行处理,就意味着要维护一个PyObject结构。

在Python的C语言扩展接口中,大部分函数都有一个或者多个参数为PyObject指针类型,并且返回值也大都为PyObject指针。

2.2 引用计数

为了简化内存管理,Python通过引用计数机制实现了自动的垃圾回收功能,Python中的每个对象都有一个引用计数,用来计数该对象在不同场所分别被引用了多少次。每当引用一次Python对象,相应的引用计数就增1,每当消毁一次Python对象,则相应的引用就减1,只有当引用计数为零时,才真正从内存中删除Python对象。

下面的例子说明了Python解释器如何利用引用计数来对Pyhon对象进行管理:

在C/C 中处理Python对象时,对引用计数进行正确的维护是一个关键问题,处理不好将很容易产生内存泄漏。Python的C语言接口提供了一些宏来对引用计数进行维护,最常见的是用Py_INCREF()来增加使Python对象的引用计数增1,用Py_DECREF()来使Python对象的引用计数减1。

2.3 数据类型

Python定义了六种数据类型:整型、浮点型、字符串、元组、列表和字典,在使用C语言对Python进行功能扩展时,首先要了解如何在C和Python的数据类型间进行转化。

2.3.1 整型、浮点型和字符串

在Python的C语言扩展中要用到整型、浮点型和字符串这三种数据类型时相对比较简单,只需要知道如何生成和维护它们就可以了。下面的例子给出了如何在C语言中使用Python的这三种数据类型:

2.3.2 元组

Python语言中的元组是一个长度固定的数组,当Python解释器调用C语言扩展中的方法时,所有非关键字(non-keyword)参数都以元组方式进行传递。下面的例子示范了如何在C语言中使用Python的元组类型:

2.3.3 列表

Python语言中的列表是一个长度可变的数组,列表比元组更为灵活,使用列表可以对其存储的Python对象进行随机访问。下面的例子示范了如何在C语言中使用Python的列表类型:

2.3.4 字典

Python语言中的字典是一个根据关键字进行访问的数据类型。下面的例子示范了如何在C语言中使用Python的字典类型:

2.4 程序交互接口

1.void Py_Initialize( )

初始化Python解释器,在C 程序中使用其它Python/C API之前,必须调用此函数,如果调用失败,将产生一个致命的错误。

2. int PyRun_SimpleString( const char *command)

执行一段Python代码,就好象是在__main__ 函数里面执行一样。例:

PyRun_SimpleString(

  • 发表于:
  • 原文链接http://kuaibao.qq.com/s/20180305A0KU4W00?refer=cp_1026
  • 腾讯「云+社区」是腾讯内容开放平台帐号(企鹅号)传播渠道之一,根据《腾讯内容开放平台服务协议》转载发布内容。
  • 如有侵权,请联系 yunjia_community@tencent.com 删除。

扫码关注云+社区

领取腾讯云代金券