📝 Как написать модуль на C для Python: пошаговое руководство

Чтобы написать модуль Python на языке C, вам потребуется использовать C API Python.

Вот простой пример:

    #include <Python.h>

    static PyObject* my_function(PyObject* self, PyObject* args) {
        // код вашей функции на C
        // ...
        return Py_None;
    }

    static PyMethodDef module_methods[] = {
        {"my_function", my_function, METH_VARARGS, "Моя функция"},
        {NULL, NULL, 0, NULL}
    };

    static struct PyModuleDef mymodule = {
        PyModuleDef_HEAD_INIT,
        "mymodule",
        NULL,
        -1,
        module_methods
    };

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

Затем скомпилируйте код C с использованием специальных флагов для включения поддержки Python.

Компиляция на Linux:

    gcc -pthread -o mymodule.so -Wno-unused-result -Wsign-compare -DNDEBUG -g -fwrapv -O3 -Wall -I/usr/include/python3.8 -I/usr/include/python3.8 -march=x86-64 -mtune=generic -O2 -pipe -fno-plt -fexceptions -grecord-gcc-switches -fstack-protector-strong -Wformat -Werror=format-security -g
    

Компиляция на macOS:

    gcc -pthread -o mymodule.so -Wno-unused-result -Wsign-compare -Wunreachable-code -DNDEBUG -g -fwrapv -O3 -Wall -isysroot/Library/Developer/CommandLineTools/SDKs/MacOSX.sdk -I/usr/local/include -I/usr/local/opt/openssl@1.1/include -I/usr/local/opt/sqlite/include -I/usr/include/python3.8 -I/usr/include/python3.8 -I/usr/local/include/python3.8 -I/usr/local/include/python3.8 -c mymodule.c
    

После компиляции вы получите файл mymodule.so, который может быть импортирован и использован в Python.

Как написать модуль Python на языке C

Написание модуля на языке C для использования в Python может быть полезным, когда требуется повысить производительность или использовать существующий код на C. В этой статье мы рассмотрим пошаговый процесс написания модуля Python на языке C и включим примеры кода.

Шаг 1: Подготовка окружения

Прежде чем начать, убедитесь, что у вас установлены следующие компоненты:

• Компилятор C (например, GCC или Clang)
• Python Development Headers (обычно устанавливаются с пакетом Python)
• Setuptools (установщик пакетов Python)

Шаг 2: Создание заголовочного файла

Первым шагом является создание заголовочного файла, в котором объявляются функции вашего модуля. Создайте новый файл с расширением ".h" и определите функции, которые вы хотите использовать в модуле.

/* Пример заголовочного файла mymodule.h */

#ifndef MYMODULE_H
#define MYMODULE_H

void hello_from_c();
int add_numbers(int a, int b);

#endif

    

Шаг 3: Создание исходного файла

Следующим шагом является создание исходного файла, который содержит реализацию функций, объявленных в заголовочном файле. Сохраните файл с расширением ".c". В приведенном ниже примере используются функции, объявленные в предыдущем шаге.

/* Пример исходного файла mymodule.c */

#include "Python.h"
#include "mymodule.h"

static PyObject* hello_from_c(PyObject* self, PyObject* args) {
    printf("Привет из C!\n");
    Py_RETURN_NONE;
}

static PyObject* add_numbers(PyObject* self, PyObject* args) {
    int a, b;
    
    if (!PyArg_ParseTuple(args, "ii", &a, &b)) {
        return NULL;
    }
    
    int sum = a + b;
    return Py_BuildValue("i", sum);
}

static PyMethodDef mymodule_methods[] = {
    {"hello_from_c", hello_from_c, METH_NOARGS, "Выводит приветствие из C"},
    {"add_numbers", add_numbers, METH_VARARGS, "Складывает два числа"},
    {NULL, NULL, 0, NULL}
};

static struct PyModuleDef mymodule_module = {
    PyModuleDef_HEAD_INIT,
    "mymodule",
    NULL,
    -1,
    mymodule_methods
};

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

    

Шаг 4: Создание setup.py

Для сборки и установки модуля Python на языке C нам понадобится файл setup.py. Создайте новый файл с именем "setup.py" и задайте необходимые параметры:

from setuptools import setup, Extension

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

setup(
    name='mymodule',
    version='1.0',
    ext_modules=[module]
)

    

Шаг 5: Сборка и установка модуля

Для сборки и установки модуля выполните следующие команды в командной строке:

$ python setup.py build
$ python setup.py install

    

Шаг 6: Использование модуля Python на языке C

Теперь, когда модуль установлен, вы можете использовать его в своих Python-скриптах. Импортируйте модуль и вызывайте функции, определенные в нем.

import mymodule

mymodule.hello_from_c()
result = mymodule.add_numbers(2, 3)
print(result)

    

Заключение

Теперь у вас есть основы для создания модуля Python на языке C. Вы можете использовать этот подход, чтобы создавать более быстрые и эффективные модули, или переиспользовать существующий C-код в вашем проекте на Python.