C語言是編程語言的祖母，但是隨著一代一代的編程語言長大，所以祖母也是會拍在沙灘上的，很多小小夥伴應該都會學過或者了解C語言，因為軟件系的會教嘛，但是Python我想很多人都沒學過，下面小編給大家介紹下，C語言和Python一起混合編程會產生什麽不一樣的火花吧!

1、C/C++調用Python（基礎篇）

在Mac OS X 下的編譯命令同上

產生可執行文件後，直接運行，結果為輸出

Hello Python!

Python庫函數PyRun_SimpleString可以執行字符串形式的Python代碼。

雖然非常簡單，但這段代碼除了能用C語言動態生成一些Python代碼之外，並沒有什麽用處。我們需要的是C語言的數據結構能夠和Python交互。

下面舉個例子，比如說，有一天我們用Python寫了一個功能特別強大的函數：

從上述代碼可以窺見Python內部運行的方式：

所有Python元素，module、function、tuple、string等等，實際上都是PyObject。C語言裏操縱它們，一律使用PyObject *。

Python的類型與C語言類型可以相互轉換。Python類型XXX轉換為C語言類型YYY要使用PyXXXAsYYY函數;C類型YYY轉換為Python類型XXX要使用PyXXXFromYYY函數。

也可以創建Python類型的變量，使用PyXXX_New可以創建類型為XXX的變量。

若a是Tuple，則a[i] = b對應於 PyTupleSetItem(a,i,b)，有理由相信還有一個函數PyTupleGetItem完成取得某一項的值。

不僅Python語言很優雅，Python的庫函數API也非常優雅。

現在我們得到了一個C語言的函數了，可以寫一個main測試它

編譯的方式就用本節開頭使用的方法。

在Linux/Mac OSX運行此示例之前，可能先需要設置環境變量：

bash:

export PYTHONPATH=.:$PYTHONPATH

csh:

setenv PYTHONPATH.:$PYTHONPATH

2 Python 調用 C/C++(基礎篇)

這種做法稱為Python擴展。

比如說，我們有一個功能強大的C函數

除了功能強大的函數great_function外，這個文件中還有以下部分：

包裹函數greatfunction。它負責將Python的參數轉化為C的參數(PyArgParseTuple)，調用實際的greatfunction，並處理great_function的返回值，最終返回給Python環境。

導出表GreateModuleMethods。它負責告訴Python這個模塊裏有哪些函數可以被Python調用。導出表的名字可以隨便起，每一項有4個參數：第一個參數是提供給Python環境的函數名稱，第二個參數是greatfunction，即包裹函數。第三個參數的含義是參數變長，第四個參數是一個說明性的字符串。導出表總是以{NULL, NULL, 0, NULL}結束。

導出函數initgreat_module。這個的名字不是任取的，是你的module名稱添加前綴init。導出函數中將模塊名稱與導出表進行連接。

在Windows下面，在Visual Studio命令提示符下編譯這個文件的命令是

本部分參考資料

《Python源碼剖析-深度探索動態語言核心技術》是系統介紹CPython實現以及運行原理的優秀教程。

Python 官方文檔的這一章詳細介紹了C/C++與Python的雙向互動Extending and Embedding the Python Interpreter _ _

關於編譯環境，本文所述方法僅為出示原理所用。規範的方式如下：3. Building C and C++ Extensions with distutils _ _

作為字典使用的官方參考文檔Python/C API Reference Manual _ _

3、C/C++調用Python（使用Cython）

這其中有非Python關鍵字cdef和public。這些關鍵字屬於Cython。由於我們需要在C語言中使用“編譯好的Python代碼”，所以得讓great_function從外面變得可見，方法就以“public”修飾。而cdef類似於Python的def，只有使用cdef才可以使用Cython的關鍵字public。

這個函數中其他的部分與正常的Python代碼是一樣的。

接下來編譯 great_module.pyx

編譯命令和第一部分相同：

在Windows下編譯命令為

在Visual Studio命令提示符下編譯：

cl/LD dllmain.cgreat_module.c-IC:Python27includeC:Python27libspython27.lib

會得到一個dllmain.dll。我們在Excel裏面使用它，沒錯，傳說中的Excel與Python混合編程：

參考資料：Cython的官方文檔，質量非常高：

4、Python調用C/C++（使用SWIG）

接下來使用SWIG將這個配置文件編譯為所謂Python Module Wrapper

swig-python mymodule.i

得到一個 mymodule_wrap.c和一個mymodule.py。把它編譯為Python擴展：

Windows：

cl/LD mymodule_wrap.c/o_mymodule.pyd-IC:Python27includeC:Python27libspython27.lib

Linux：

gcc-fPIC-shared mymodule_wrap.c-o_mymodule.so-I/usr/include/python2.7/-lpython2.7

註意輸出文件名前面要加一個下劃線。

現在可以立即在Python下使用這個module了：

換句話說，SWIG自動完成了諸如Python類型轉換、module初始化、導出代碼表生成的諸多工作。

對於C++，SWIG也可以應對。例如以下代碼有C++類的定義：

寫在最後：

由於CPython自身的結構設計合理，使得Python的C/C++擴展非常容易。如果打算快速完成任務，Cython(C/C++調用Python)和SWIG(Python調用C/C++)是很不錯的選擇。但是，一旦涉及到比較復雜的轉換任務，無論是繼續使用Cython還是SWIG，仍然需要學習Python源代碼。

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最後祝福所有遇到瓶疾且不知道怎麽辦的大數據程序員們，祝福大家在往後的工作與面試中一切順利。

你嘗試過C語言和Python一起混合編程嗎？兩者相加豈不是無敵了！