一、Python / C API

/src/python_c_api_function.hpp

#pragma once

#include <string>
#include <Python.h>


long int _step(int x) {
	if (x == 1 || x == 2) {
		return x;
	}
	else {
		return _step(x - 1) + _step(x - 2);
	}
}

long int step(int x) {
	return _step(x);
}

PyObject* step_function(PyObject* self, PyObject* args) {
	long int py_x;
	PyArg_ParseTuple(args, "l", &py_x);
	long int x = step(py_x);
	return Py_BuildValue("l", x);
}

/**
* 或者用下面代码
PyObject* step_function(PyObject* self, PyObject* args) {
	PyObject* py_x;
	if (!PyArg_ParseTuple(args, "O!", &PyLong_Type, &py_x)) {
		PyErr_SetString(PyExc_TypeError, "入参不是 long int 类型！");
		return nullptr;
	}
	long int x = step(PyLong_AsLong(py_x));
	return Py_BuildValue("l", x);
}
*/


char* concat(char* a, char* b) {
	std::string x(a), y(b);
	char* c = const_cast<char*>((x + y).data());
	return c;
}

PyObject* concat_function(PyObject* self, PyObject* args) {
	char* py_a, * py_b;
	PyArg_ParseTuple(args, "ss", &py_a, &py_b);
	char* c = concat(py_a, py_b);
	return Py_BuildValue("s", c);
}

/src/python_c_api_main.cpp

#include <Python.h>
#include "python_c_api_function.hpp"


static PyMethodDef xy_python_c_api_methods[] = {
	{
		"step", step_function, METH_VARARGS, ""
	},
	{
		"concat", concat_function, METH_VARARGS, ""
	},
	{
		nullptr, nullptr, 0, nullptr
	}
};

static struct PyModuleDef xy_python_c_api_definition = {
	PyModuleDef_HEAD_INIT,
	"xy_python_c_api",
	"Python/C API 示例。",
	-1,
	xy_python_c_api_methods
};

PyMODINIT_FUNC PyInit_xy_python_c_api(void) {
	Py_Initialize();
	return PyModule_Create(&xy_python_c_api_definition);
}

/setup.py

# python setup.py build
# python setup.py install

import os
from distutils.core import setup, Extension


cpython_mod = Extension(
    "xy_python_c_api",
    sources=[r"src/python_c_api_main.cpp"]
)


setup(
    name="xy_python_c_api_package",
    version="1.0.0",
    description="Python/C API 示例。",
    ext_modules=[cpython_mod]
)

/test.py

import time
from xy_python_c_api import step, concat
 
 
if __name__ == '__main__':
    start = time.time()
    n = step(45)
    end = time.time()
    print(f"耗时：{end - start}，结果：{n}")
 
    string = concat("asd", "123")
    print("连接两个字符串的结果：{}".format(string))

        按目录创建好上面的代码后，切换到与 setup.py 同级目录，运行 python setup.py build 与 python setup.py install。

         运行结果：

 

二、CFFI / ctypes

Linux：

同一运算的 C++ 和 python 实现：

        C++：

        python：

上述示例代码 python 的运算速度要比 C++ 慢 50 倍（C++编译未优化的情况下）。

一、生成 C++ so。

目录结构如下：

---------------
| -- pythonso.h
| -- pythonso.cpp
| -- pythonso.so（通过g++编译生成）
| -- test.py

        pythonso.h

#ifdef __cplusplus


extern "C" {
	long int step(int);
	char* concat(char*, char*);
}


#endif

        pythonso.cpp

#include <string>
#include "pythonso.h"


long int _step(int x) {
	if (x == 1 || x == 2) {
		return x;
	}
	else {
		return _step(x - 1) + _step(x - 2);
	}
}

long int step(int x) {
	return _step(x);
}

char* concat(char* a, char* b) {
	std::string x(a), y(b);
	char* c = const_cast<char*>((x + y).data());
	return c;
}

        运行命令行参数，在当前目录生成pythonso.so文件。

g++ -fPIC -shared ./pythonso.cpp -o ./pythonso.so

二、用 python 调用刚生成的 pythonso.so。

        test.py

import time
from ctypes import cdll, c_int, c_char_p


cso = cdll.LoadLibrary("./pythonso.so")


if __name__ == '__main__':
    start = time.time()
    n = cso.step(c_int(45))
    end = time.time()
    print(f"耗时：{end - start}，结果：{n}")

    cso.concat.restype = c_char_p
    string = cso.concat(c_char_p(b"asd"), c_char_p(b"123"))
    print("连接两个字符串的结果：{}".format(string.decode("utf-8")))

        运行结果：

Windows：

同一运算的 C++ 和 python 实现：

        C++：

        python：

上述示例代码 python 的运算速度要比 C++ 慢 100 倍。

一、生成 C++ dll。

        目录结构如下：

        pythondll.def

LIBRARY
	EXPORTS
		;step函数
		step
		;concat函数
		concat

        pythondll.h

extern "C" {
	_declspec(dllexport) long int step(int);
	_declspec(dllexport) char* concat(char*, char*);
}

        pythondll.cpp

#include <string>


long int step(int x) {
	if (x == 1 || x == 2) {
		return x;
	}
	else {
		return step(x - 1) + step(x - 2);
	}
}

char* concat(char* a, char* b) {
	std::string x(a), y(b);
	char* c = const_cast<char*>((x + y).data());
	return c;
}

        然后设置配置类型为 dll

        完成上述操作，即可生成 pythondll.dll。

二、用 python 调用刚生成的 pythondll.dll。

        test.py

import time
from ctypes import CDLL, c_int, c_char_p


cdll = CDLL("./pythondll.dll")


if __name__ == '__main__':
    start = time.time()
    n = cdll.step(c_int(45))
    end = time.time()
    print(f"耗时：{end - start}，结果：{n}")

    cdll.concat.restype = c_char_p
    string = cdll.concat(c_char_p(b"asd"), c_char_p(b"123"))
    print("连接两个字符串的结果：{}".format(string.decode("utf-8")))

        运行结果：

可见，对于一些耗时较多的运算，可以改用 C++ 来写，以此改善 python 运算效率。