c 写好的类如何让python调用

要让Python调用用C写好的类，可以使用Python的C扩展机制、Cython、或使用更高效的工具如SWIG。 本文将详细介绍这些方法的使用，并探讨它们的优缺点及具体实现步骤。为了方便说明，我们假设你已经有一个用C语言编写好的类，并希望在Python中调用它。

一、使用Python的C扩展机制

1.1、概述

Python提供了一种直接调用C代码的方法，即通过C扩展模块。这种方法可以让你在Python中调用用C语言编写的函数和类。虽然这种方法需要较多的手工工作，但它提供了最大的灵活性和性能。

1.2、编写C代码

首先，编写一个简单的C类。假设我们有一个用于表示点的类：

// point.c
#include <Python.h>
typedef struct {
    PyObject_HEAD
    int x;
    int y;
} Point;
static void
Point_dealloc(Point* self)
{
    Py_TYPE(self)->tp_free((PyObject*)self);
}
static PyObject *
Point_new(PyTypeObject *type, PyObject *args, PyObject *kwds)
{
    Point *self;
    self = (Point *)type->tp_alloc(type, 0);
    if (self != NULL) {
        self->x = 0;
        self->y = 0;
    }
    return (PyObject *)self;
}
static int
Point_init(Point *self, PyObject *args, PyObject *kwds)
{
    if (!PyArg_ParseTuple(args, "ii", &self->x, &self->y))
        return -1;
    return 0;
}
static PyMemberDef Point_members[] = {
    {"x", T_INT, offsetof(Point, x), 0, "x coordinate"},
    {"y", T_INT, offsetof(Point, y), 0, "y coordinate"},
    {NULL}  /* Sentinel */
};
static PyTypeObject PointType = {
    PyVarObject_HEAD_INIT(NULL, 0)
    .tp_name = "point.Point",
    .tp_doc = "Point objects",
    .tp_basicsize = sizeof(Point),
    .tp_itemsize = 0,
    .tp_flags = Py_TPFLAGS_DEFAULT,
    .tp_new = Point_new,
    .tp_init = (initproc) Point_init,
    .tp_dealloc = (destructor) Point_dealloc,
    .tp_members = Point_members,
};
static PyModuleDef pointmodule = {
    PyModuleDef_HEAD_INIT,
    .m_name = "point",
    .m_doc = "Example module that creates an extension type.",
    .m_size = -1,
};
PyMODINIT_FUNC
PyInit_point(void)
{
    PyObject *m;
    if (PyType_Ready(&PointType) < 0)
        return NULL;
    m = PyModule_Create(&pointmodule);
    if (m == NULL)
        return NULL;
    Py_INCREF(&PointType);
    if (PyModule_AddObject(m, "Point", (PyObject *)&PointType) < 0) {
        Py_DECREF(&PointType);
        Py_DECREF(m);
        return NULL;
    }
    return m;
}

1.3、编写setup.py

为了编译和安装这个C扩展模块，需要编写一个setup.py脚本：

from setuptools import setup, Extension
module = Extension('point',
                   sources=['point.c'])
setup(name='PointPackage',
      version='1.0',
      description='Python Package with a C extension',
      ext_modules=[module])

1.4、编译和安装

在终端中运行以下命令来编译和安装这个模块：

python setup.py build python setup.py install

1.5、在Python中使用

安装完成后，你可以在Python中导入并使用这个C扩展模块：

import point
p = point.Point(2, 3)
print(p.x, p.y)

二、使用Cython

2.1、概述

Cython是一个可以将Python代码编译为C的工具。它使得编写C扩展模块变得更加简单和直观。

2.2、编写Cython代码

首先，编写一个简单的Cython类。保存为point.pyx：

cdef class Point:
    cdef int x, y
    def __init__(self, int x, int y):
        self.x = x
        self.y = y
    def __repr__(self):
        return f"Point({self.x}, {self.y})"

2.3、编写setup.py

为了编译和安装这个Cython扩展模块，需要编写一个setup.py脚本：

from setuptools import setup
from Cython.Build import cythonize
setup(
    ext_modules=cythonize("point.pyx"),
)

2.4、编译和安装

在终端中运行以下命令来编译和安装这个模块：

python setup.py build_ext --inplace

2.5、在Python中使用

安装完成后，你可以在Python中导入并使用这个Cython扩展模块：

from point import Point
p = Point(2, 3)
print(p)

三、使用SWIG

3.1、概述

SWIG（Simplified Wrapper and Interface Generator）是一个用于连接C/C++代码和各种高级语言（包括Python）的工具。它生成的包装代码使得Python能够调用C/C++编写的库。

3.2、编写C代码

首先，编写一个简单的C类。保存为point.c：

// point.c
typedef struct {
    int x;
    int y;
} Point;
Point* Point_new(int x, int y) {
    Point* p = (Point*)malloc(sizeof(Point));
    p->x = x;
    p->y = y;
    return p;
}
void Point_delete(Point* p) {
    free(p);
}
int Point_get_x(Point* p) {
    return p->x;
}
int Point_get_y(Point* p) {
    return p->y;
}

3.3、编写SWIG接口文件

编写一个SWIG接口文件。保存为point.i：

%module point
%{
#include "point.c"
%}
typedef struct {
    int x;
    int y;
} Point;
Point* Point_new(int x, int y);
void Point_delete(Point* p);
int Point_get_x(Point* p);
int Point_get_y(Point* p);

3.4、编写setup.py

为了编译和安装这个SWIG扩展模块，需要编写一个setup.py脚本：

from setuptools import setup, Extension
module = Extension('_point',
                   sources=['point_wrap.c', 'point.c'])
setup(name='PointPackage',
      version='1.0',
      description='Python Package with a SWIG extension',
      ext_modules=[module],
      py_modules=["point"])

3.5、生成包装代码并编译

在终端中运行以下命令来生成包装代码并编译：

swig -python -o point_wrap.c point.i python setup.py build_ext --inplace

3.6、在Python中使用

安装完成后，你可以在Python中导入并使用这个SWIG扩展模块：

import point
p = point.Point_new(2, 3)
print(point.Point_get_x(p), point.Point_get_y(p))
point.Point_delete(p)

四、总结

通过使用Python的C扩展机制、Cython、或SWIG，可以方便地在Python中调用用C语言编写的类和函数。Python的C扩展机制提供了最大的灵活性和性能，但需要较多的手工工作。Cython使编写C扩展模块变得更加简单和直观，适合需要频繁调用C函数的场景。而SWIG则是一个强大的工具，可以自动生成包装代码，使Python能够调用C/C++编写的库。

在实际项目中，可以根据具体需求选择合适的方法。如果项目中涉及到复杂的项目管理，可以考虑使用研发项目管理系统PingCode或通用项目管理软件Worktile，以提高开发效率和团队协作能力。