c语言如何调用python代码_C语言调用Python代码的方法

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我是靠谱客的博主现代凉面，最近开发中收集的这篇文章主要介绍c语言如何调用python代码_C语言调用Python代码的方法，觉得挺不错的，现在分享给大家，希望可以做个参考。

概述

问题

你想在C中安全的执行某个Python调用并返回结果给C。例如，你想在C语言中使用某个Python函数作为一个回调。

解决方案

在C语言中调用Python非常简单，不过涉及到一些小窍门。下面的C代码告诉你怎样安全的调用：

#include

/* Execute func(x,y) in the Python interpreter. The

arguments and return result of the function must be Python floats */

double call_func(PyObject *func, double x, double y) {

PyObject *args; PyObject *kwargs; PyObject *result = 0; double retval;

/* Make sure we own the GIL */ PyGILState_STATE state = PyGILState_Ensure();

/* Verify that func is a proper callable */ if (!PyCallable_Check(func)) {

fprintf(stderr,”call_func: expected a callablen”); goto fail;

} /* Build arguments */ args = Py_BuildValue(“(dd)”, x, y); kwargs = NULL;

/* Call the function */ result = PyObject_Call(func, args, kwargs); Py_DECREF(args); Py_XDECREF(kwargs);

/* Check for Python exceptions (if any) */ if (PyErr_Occurred()) {

PyErr_Print(); goto fail;

}

/* Verify the result is a float object */ if (!PyFloat_Check(result)) {

fprintf(stderr,”call_func: callable didn't return a floatn”); goto fail;

}

/* Create the return value */ retval = PyFloat_AsDouble(result); Py_DECREF(result);

/* Restore previous GIL state and return */ PyGILState_Release(state); return retval;

fail:

Py_XDECREF(result); PyGILState_Release(state); abort(); // Change to something more appropriate

}

要使用这个函数，你需要获取传递过来的某个已存在Python调用的引用。有很多种方法可以让你这样做，比如将一个可调用对象传给一个扩展模块或直接写C代码从已存在模块中提取出来。

下面是一个简单例子用来展示从一个嵌入的Python解释器中调用一个函数：

#include

/* Definition of call_func() same as above */

...

/* Load a symbol from a module */

PyObject *import_name(const char *modname, const char *symbol) {

PyObject *u_name, *module;

u_name = PyUnicode_FromString(modname);

module = PyImport_Import(u_name);

Py_DECREF(u_name);

return PyObject_GetAttrString(module, symbol);

}

/* Simple embedding example */

int main() {

PyObject *pow_func;

double x;

Py_Initialize();

/* Get a reference to the math.pow function */

pow_func = import_name("math","pow");

/* Call it using our call_func() code */

for (x = 0.0; x < 10.0; x += 0.1) {

printf("%0.2f %0.2fn", x, call_func(pow_func,x,2.0));

}

/* Done */

Py_DECREF(pow_func);

Py_Finalize();

return 0;

}

要构建例子代码，你需要编译C并将它链接到Python解释器。下面的Makefile可以教你怎样做（不过在你机器上面需要一些配置）。

all::

cc -g embed.c -I/usr/local/include/python3.3m

-L/usr/local/lib/python3.3/config-3.3m -lpython3.3m

编译并运行会产生类似下面的输出：

0.00 0.00

0.10 0.01

0.20 0.04

0.30 0.09

0.40 0.16

...

下面是一个稍微不同的例子，展示了一个扩展函数，它接受一个可调用对象和其他参数，并将它们传递给 call_func() 来做测试：

/* Extension function for testing the C-Python callback */

PyObject *py_call_func(PyObject *self, PyObject *args) {

PyObject *func;

double x, y, result;

if (!PyArg_ParseTuple(args,"Odd", &func,&x,&y)) {

return NULL;

}

result = call_func(func, x, y);

return Py_BuildValue("d", result);

}

使用这个扩展函数，你要像下面这样测试它：

>>> import sample

>>> def add(x,y):

... return x+y

...

>>> sample.call_func(add,3,4)

7.0

>>>

讨论

如果你在C语言中调用Python，要记住最重要的是C语言会是主体。也就是说，C语言负责构造参数、调用Python函数、检查异常、检查类型、提取返回值等。

作为第一步，你必须先有一个表示你将要调用的Python可调用对象。这可以是一个函数、类、方法、内置方法或其他任意实现了 __call__()操作的东西。为了确保是可调用的，可以像下面的代码这样利用 PyCallable_Check()做检查：

double call_func(PyObject *func, double x, double y) {

...

/* Verify that func is a proper callable */

if (!PyCallable_Check(func)) {

fprintf(stderr,"call_func: expected a callablen");

goto fail;

}

...

在C代码里处理错误你需要格外的小心。一般来讲，你不能仅仅抛出一个Python异常。错误应该使用C代码方式来被处理。在这里，我们打算将对错误的控制传给一个叫 abort()的错误处理器。它会结束掉整个程序，在真实环境下面你应该要处理的更加优雅些（返回一个状态码）。你要记住的是在这里C是主角，因此并没有跟抛出异常相对应的操作。错误处理是你在编程时必须要考虑的事情。

调用一个函数相对来讲很简单——只需要使用 PyObject_Call()，传一个可调用对象给它、一个参数元组和一个可选的关键字字典。要构建参数元组或字典，你可以使用 Py_BuildValue(),如下：

double call_func(PyObject *func, double x, double y) {

PyObject *args;

PyObject *kwargs;

...

/* Build arguments */

args = Py_BuildValue("(dd)", x, y);

kwargs = NULL;

/* Call the function */

result = PyObject_Call(func, args, kwargs);

Py_DECREF(args);

Py_XDECREF(kwargs);

...

如果没有关键字参数，你可以传递NULL。当你要调用函数时，需要确保使用了 Py_DECREF()或者 Py_XDECREF()清理参数。第二个函数相对安全点，因为它允许传递NULL指针（直接忽略它），这也是为什么我们使用它来清理可选的关键字参数。

调用完Python函数之后，你必须检查是否有异常发生。 PyErr_Occurred() 函数可被用来做这件事。对于异常的处理就有点麻烦了，由于是用C语言写的，没有Python那样的异常机制。因此，你必须要设置一个异常状态码，打印异常信息或其他相应处理。在这里，我们选择了简单的 abort()来处理。另外，传统C程序员可能会直接让程序奔溃。

...

/* Check for Python exceptions (if any) */

if (PyErr_Occurred()) {

PyErr_Print();

goto fail;

}

...

fail:

PyGILState_Release(state);

abort();

从调用Python函数的返回值中提取信息通常要进行类型检查和提取值。要这样做的话，你必须使用Python对象层中的函数。在这里我们使用了 PyFloat_Check()和 PyFloat_AsDouble()来检查和提取Python浮点数。

最后一个问题是对于Python全局锁的管理。在C语言中访问Python的时候，你需要确保GIL被正确的获取和释放了。不然的话，可能会导致解释器返回错误数据或者直接奔溃。调用 PyGILState_Ensure() 和 PyGILState_Release() 可以确保一切都能正常。

double call_func(PyObject *func, double x, double y) {

...

double retval;

/* Make sure we own the GIL */

PyGILState_STATE state = PyGILState_Ensure();

...

/* Code that uses Python C API functions */

...

/* Restore previous GIL state and return */

PyGILState_Release(state);

return retval;

fail:

PyGILState_Release(state);

abort();

}

一旦返回，PyGILState_Ensure()可以确保调用线程独占Python解释器。就算C代码运行于另外一个解释器不知道的线程也没事。这时候，C代码可以自由的使用任何它想要的Python C-API 函数。调用成功后，PyGILState_Release()被用来将解释器恢复到原始状态。

要注意的是每一个 PyGILState_Ensure()调用必须跟着一个匹配的 PyGILState_Release()调用——即便有错误发生。在这里，我们使用一个 goto 语句看上去是个可怕的设计，但是实际上我们使用它来将控制权转移给一个普通的exit块来执行相应的操作。在fail: 标签后面的代码和Python的 final: 块的用途是一样的。

如果你使用所有这些约定来编写C代码，包括对GIL的管理、异常检查和错误检查，你会发现从C语言中调用Python解释器是可靠的——就算再复杂的程序，用到了高级编程技巧比如多线程都没问题。

以上就是C语言调用Python代码的方法的详细内容，更多关于C语言调用Python的资料请关注我们其它相关文章！

本文标题: C语言调用Python代码的方法

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