如何在Python中调用C&47；C++函数

如何在Python中调用C&47；C++函数

在工作中，我遇到了需要在Python中调用C++，从而对程序进行性能优化的场景。在学习的过程中，我总结了以下关于如何在Python中调用C/C++函数的方法和经验，希望对大家也有所帮助。本文的不少章节案例参考了公众号(古明地觉的编程教室)的文章以及知乎上的相关资源，感谢这些文章的作者，让我学到了有用的知识。

接下来就是整理得到的文章，如有描述错误的地方，还请指出，我去修改。

在工作中，我们时常面临对Python程序的计算速度进行优化的问题。除了对算法的计算复杂度进行优化，直接对程序进行优化也是一种有效方法。本文主要介绍如何在Python中调用C/C++函数以及两者之间的传参方法，由此加快Python程序的运行速度。Python调用C库的常见方式之一是使用Python内置的标准库ctypes，它主要用于使用C和C++库，也可以将ctypes与用任何语言编写的库一起使用，只要这些库导出与C兼容的API即可。使用ctypes的优势在于，它已经包含在Python中，理论上可以调用任何C或C++共享库或动态库。使用ctypes的另一个优点是不需要重新编译库就可以从Python中使用它。然而，使用ctypes的一个缺点是需要手动将外部库中的数据和函数封装在Python代码中，特别是对于C++库，需要将导出的函数封装在外部C块中。

通过ctypes调用C库是最简单的一种方式，因为这种方法只对操作系统有要求。例如，Windows上编译的动态库是.dll文件，Linux上编译的动态库是.so文件，只要操作系统一致，那么任何提供了ctypes模块的Python解释器都可以调用。这种方法适用于当Python和C的交互不复杂时，如嵌入式设备或使用C写了一个高性能算法并在Python中调用。

解释型语言与编译型语言的差异也是理解Python调用C/C++函数的关键。Python是一门解释型脚本语言，运行前被编译成字节码，然后通过Python虚拟机执行。而C/C++是编译型语言，代码被直接编译成机器码。Python的动态类型和C/C++的静态类型也是它们之间的重要差异，静态语言在编译时确定变量类型，而动态语言在运行时确定。

使用ctypes调用C/C++函数时，需要注意基础数据类型的转换、字符串的传递、函数返回值的获取、指针的使用、数组的传递、结构体的传递，以及回调函数的表示。ctypes内部函数的使用方法对从Python中正确调用C/C++函数至关重要。

为了在Python中使用C/C++函数，需要将C/C++代码编译成动态链接库或可执行文件。在Linux系统下，可以使用gcc、g++等编译器；在Windows系统中，可以使用MinGW-w64或Visual Studio 2022等工具。在将编写好的C/C++程序打包成动态链接库的过程中，需要考虑其在Python中的调用方式和依赖问题，确保正确加载所需的动态链接库及其依赖。

在Python程序中导入动态链接库文件时，如果该动态链接库依赖其它的动态链接库文件，可能会遇到缺失依赖的异常。此时，需要检查程序所需的运行环境并将缺失的依赖库安装好。有时在Windows系统下使用ctypes.CDLL()导入动态链接库文件时可能会引发OSError错误，这时可以尝试将CDLL函数中的winmode参数设为0，以指定库的加载方式，避免DLL劫持等问题。2024-08-14