Python中使用ctypes调用C++的方法分享

桃扇骨 2024-03-23 22:11 71阅读 0赞

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本文主要介绍了Python中使用ctypes调用C++的方法，文中通过示例代码介绍的非常详细，对大家的学习或者工作具有一定的参考学习价值，需要的朋友们下面随着小编来一起学习学习吧

在Python中可以通过几种方法调用C++的函数，这里介绍使用ctypes的方法。ctypes是Python自带的一个模块，能够直接载入C++生成的动态链接库，并调用其中的函数。示例如下

代码文件：add.cpp

<table> 
 <tbody> 
 <tr> 
 <td> 1 2 3 </td> 
 <td> <code>int</code> <code>add(</code><code>int</code> <code>a, </code><code>int</code> <code>b) { </code> <code>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;</code><code>return</code> <code>a+b;</code> <code>}</code> </td> 
 </tr> 
 </tbody> 
</table>

头文件：add.h

<table> 
 <tbody> 
 <tr> 
 <td> 1 2 </td> 
 <td> <code>extern</code> <code>"C"</code> <code>int</code> <code>add(</code><code>int</code> <code>a, </code><code>int</code> <code>b);</code> </td> 
 </tr> 
 </tbody> 
</table>

编译命令

<table> 
 <tbody> 
 <tr> 
 <td> 1 </td> 
 <td> <code>$ g++ -fPIC -shared -o add.so add.cpp</code> </td> 
 </tr> 
 </tbody> 
</table>

在Ubuntu系统通过上述编译命令生成动态链接库add.so。其中需要输出的函数必须定义为extern "C"类型，表示函数接口以C语言的格式输出。

在Python中的调用方法如下

<table> 
 <tbody> 
 <tr> 
 <td> 1 2 3 4 5 6 </td> 
 <td> <code>from</code> <code>ctypes </code><code>import</code> <code>*</code> <code>lib </code><code>=</code> <code>cdll.LoadLibrary(</code><code>'./add.so'</code><code>)</code> <code>a </code><code>=</code> <code>5</code> <code>b </code><code>=</code> <code>4</code> <code>c </code><code>=</code> <code>lib.add(a,b)</code> <code>print</code><code>(</code><code>"a + b = "</code><code>, c)</code> </td> 
 </tr> 
 </tbody> 
</table>

这是比较简单的例子，对于使用numpy等数据类型的函数则需要更为复杂的形式，比如对于两个数组相加的例子

代码文件：add\_arr.cpp

<table> 
 <tbody> 
 <tr> 
 <td> 1 2 3 4 5 6 7 </td> 
 <td> <code>void</code> <code>add_arr(</code><code>double</code> <code>a[10][10], </code><code>double</code> <code>b[10][10], </code><code>double</code> <code>c[10][10]) { </code> <code>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;</code><code>for</code> <code>(</code><code>int</code> <code>i=0; i&lt;10; i++) { </code> <code>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;</code><code>for</code> <code>(</code><code>int</code> <code>j=0; j&lt;10; j++) { </code> <code>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;</code><code>c[i][j] = a[i][j] + b[i][j];</code> <code>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;</code><code>}</code> <code>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;</code><code>}</code> <code>}</code> </td> 
 </tr> 
 </tbody> 
</table>

头文件：add\_arr.h

<table> 
 <tbody> 
 <tr> 
 <td> 1 2 </td> 
 <td> <code>extern</code> <code>"C"</code> <code>void</code> <code>add_arr(</code><code>double</code> <code>a[10][10], </code><code>double</code> <code>b[10][10], </code><code>double</code> <code>c[10][10]);</code> </td> 
 </tr> 
 </tbody> 
</table>

实现一个简单的数组相加的功能

在Python文件中调用的方法

<table> 
 <tbody> 
 <tr> 
 <td> 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 </td> 
 <td> <code>from</code> <code>ctypes </code><code>import</code> <code>*</code> <code>def</code> <code>double_ptr(arr):</code> <code>&nbsp;&nbsp;&nbsp; </code><code>ptr </code><code>=</code> <code>arr.ctypes.data_as(POINTER(c_double))</code> <code>&nbsp;&nbsp;&nbsp; </code><code>return</code> <code>ptr</code> <code>lib </code><code>=</code> <code>cdll.LoadLibrary(</code><code>'./add_arr.so'</code><code>)</code> <code>lib_add_arr </code><code>=</code> <code>lib.add_arr</code> <code>lib_add_arr.argtypes </code><code>=</code> <code>[ &nbsp;&nbsp; &nbsp;</code><code>#指定函数调用的参数形式</code> <code>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;</code><code>POINTER(c_double), &nbsp;&nbsp; &nbsp;&nbsp;&nbsp; &nbsp;</code><code>#ctypes定义下的指向64位浮点数的指针</code> <code>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;</code><code>POINTER(c_double),&nbsp;</code> <code>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;</code><code>POINTER(c_double) ]</code> <code>a </code><code>=</code> <code>np.random.rand(</code><code>10</code><code>,</code><code>10</code><code>)</code> <code>b </code><code>=</code> <code>np.random.rand(</code><code>10</code><code>,</code><code>10</code><code>)</code> <code>c </code><code>=</code> <code>np.zeros([</code><code>10</code><code>,</code><code>10</code><code>])</code> <code>#调用函数，执行数据的相加</code> <code>lib_add_arr(double_ptr(a), double_ptr(b), double_ptr(c))</code> <code>print</code><code>(</code><code>"a = \n"</code><code>, a)</code> <code>print</code><code>(</code><code>"b = \n"</code><code>, b)</code> <code>print</code><code>(</code><code>"c = \n"</code><code>, c)</code> </td> 
 </tr> 
 </tbody> 
</table>

在Python程序中，首先指定调用函数的参数形式，通过ctypes库可以把numpy数组以数据指针的形式传递给C++函数，在调用函数的时候，分别把numpy数组的指针传递给函数，即可以在C++函数中实现对两个数组的相加。然后打印数据和运算结果。

其中double\_ptr是一个把numpy数组转为指针的操作符。

到此这篇关于Python中使用ctypes调用C++的方法的文章就介绍到这了,更多

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