Python调用C++代码

╰+攻爆jí腚メ 2022-05-14 11:10 239阅读 0赞

# Python调用C++代码 #

今天在研究PyTorch中Tensor的一些操作的时候，发现其底层Tensor的操作都是用C++写的，并使用[pybind11][]进行C++和Python的桥接。所以，我就想着探索一下Python中如何调用C++代码？

## 可行方案 ##

其实，方案还是挺多的：

*  Python内置的[ctypes][]接口（可以将C/C++代码编译为动态库，在Python中进行调用）
 *  [CFFI][]（提供了一种在Python代码中混合C代码的途径）
 *  [Cython][] (C后端版本的Python实现，建立了Python类型和C语言之间的映射关系，提供了使用Python代码调用C函数库的能力)
 *  [Boost.Python][] (提供手动导出C++代码接口的能力供Python调用)
 *  [SWIG][]（不止支持C/C++到Python的桥接，SWIG支持很多语言跟C/C++的桥接，是广泛使用的一种解决方案）

## Hello Word示例 ##

感觉ctypes简单很多，对于小型程序感觉还是挺友好的，所以该篇博客介绍一下使用ctypes调用C/C++的步骤。

### 编写C或者C++代码 ###

头文件（test.h）

int sum(int, int);

C++代码（test.cpp）

// Windows需要__declspec(dllexport)申明
    // extern "C"指示以C语言规范进行编译
    #define DLLEXPORT extern "C"
    DLLEXPORT int sum(int a, int b) {
        return a + b;
    }

或者C代码（test.c）

// 同样的Windows在函数前面需要__declspec(dllexport)申明
    int sum(int a, int b) {
        return a + b;
    }

### C代码编译成动态链接库 ###

我使用的是macOS，选择使用[gcc][]进行编译`gcc -Wall -Wextra -O -ansi -pedantic -shared test.c -o test.so`

### 在Python中调用 ###

In [1]: from ctypes import cdll
    
    In [2]: mydll = cdll.LoadLibrary('test.so')
    
    In [3]: mydll.sum
    Out[3]: <_FuncPtr object at 0x10f4cf688>
    
    In [4]: mydll.sum(5, 2)
    Out[4]: 7

[pybind11]: https://github.com/pybind/pybind11
[ctypes]: https://docs.python.org/3/library/ctypes.html
[CFFI]: https://cffi.readthedocs.io/en/latest/
[Cython]: http://docs.cython.org/en/latest/index.html
[Boost.Python]: https://www.boost.org/doc/libs/1_68_0/libs/python/doc/html/index.html
[SWIG]: http://www.swig.org/
[gcc]: https://gcc.gnu.org/