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C Python API 文档

C Python API 是 Python 解释器提供的一组接口，允许开发者使用 C 语言编写扩展模块和嵌入 Python 解释器，通过这些接口，开发者可以创建高效的、与 Python 代码无缝集成的 C 扩展模块，或者在 C 程序中调用 Python 代码，本文将详细介绍如何使用 C Python API 来创建扩展模块和嵌入 Python 解释器。

创建扩展模块

1. 环境准备

确保你的系统上安装了 Python 开发环境，包括头文件和库文件，在 Ubuntu 上可以使用以下命令安装：

sudo apt-get install python3-dev

2. 编写 C 代码

创建一个名为example.c 的文件，内容如下：

#include <Python.h>
// 定义一个函数，用于计算两个整数的和
static PyObject* py_add(PyObject* self, PyObject* args) {
    int a, b;
    if (!PyArg_ParseTuple(args, "ii", &a, &b)) {
        return NULL;
    }
    return PyLong_FromLong(a + b);
}
// 定义模块的方法表
static PyMethodDef ExampleMethods[] = {
    {"add", py_add, METH_VARARGS, "Add two integers"},
    {NULL, NULL, 0, NULL}
};
// 定义模块的结构体
static struct PyModuleDef examplemodule = {
    PyModuleDef_HEAD_INIT,
    "example",
    NULL,
    -1,
    ExampleMethods
};
// 初始化模块
PyMODINIT_FUNC PyInit_example(void) {
    return PyModule_Create(&examplemodule);
}

3. 编译模块

使用以下命令编译 C 代码为共享库：

gcc -shared -fPIC -I/usr/include/python3.8 -o example.so example.c

注意：根据你的 Python 版本和安装路径调整-I 参数。

4. 在 Python 中使用模块

启动 Python 解释器，并导入编译好的模块：

import example
result = example.add(3, 5)
print("Result:", result)

输出应为：

Result: 8

嵌入 Python 解释器

1. 编写 C 代码

创建一个名为embed.c 的文件，内容如下：

#include <Python.h>
int main() {
    // 初始化 Python 解释器
    Py_Initialize();
    
    // 执行一个简单的 Python 脚本
    PyRun_SimpleString("print('Hello from Python')");
    
    // 关闭 Python 解释器
    Py_Finalize();
    return 0;
}

2. 编译代码

使用以下命令编译 C 代码：

gcc -o embed embed.c -I/usr/include/python3.8 -lpython3.8

同样，根据实际的 Python 版本和安装路径调整编译选项。

3. 运行程序

执行编译后的二进制文件：

./embed

输出应为：

Hello from Python

相关问答FAQs

Q1: 如何在不同的平台上编译 C Python 扩展模块？

A1: 编译过程主要依赖于找到正确的 Python 头文件和库文件的位置，可以通过在编译命令中添加-I 和-L 选项指定头文件和库文件的路径，在 Windows 上，可能需要使用 Visual Studio 编译器，并设置相应的包含目录和库目录，在 macOS 上，可以使用 Homebrew 安装 Python，并通过brew --prefix 获取安装路径。

Q2: 如何在 C 代码中处理 Python 对象？

A2: C Python API 提供了多种函数来创建、操作和销毁 Python 对象。PyLong_FromLong 用于创建一个长整型对象，PyList_New 用于创建一个空列表，PyDict_New 用于创建一个空字典等，还可以使用PyArg_ParseTuple 从 Python 函数参数中提取 C 类型的值，以及使用Py_BuildValue 构建返回给 Python 的复杂数据结构。

小编有话说

C Python API 为开发者提供了强大的工具，可以在 C 语言中实现高性能的 Python 扩展模块，或者在 C 程序中嵌入 Python 解释器以利用其灵活性和丰富的库生态，使用 C Python API 需要对 C 语言和 Python C API 有一定的了解，并且需要仔细管理内存和错误处理，以确保程序的稳定性和安全性，希望本文能帮助你快速上手 C Python API，开启高效编程之旅！