python和C的如何實現互相呼叫?

dapan發表於2021-09-09

本文和大家分享的是python和c的互相呼叫相關知識,一起來看看吧,希望對大家學習python有所幫助。

  最近在考慮基於udp做一個用於網遊戰鬥中的資料同步協議,為了前期測試資料,決定先做一個外部的代理tunnel,原理是在server端和client端分別建立網路轉發proxy,即原來的C/S連線改為兩個proxy之間資料快速傳輸。因為udp庫是用C++寫的程式碼,在測試資料的時候需要不斷地修改引數,重新編譯,修改輸出統計資料製表等,不勝其煩,最終決定匯出介面由python指令碼來進行邏輯呼叫。

  C/C++匯出到python有多種方法,根據不同的需求,可以使用下面不同的方式:

  1.ctypes繫結。ctypes就包含在萬能的python標準庫模組裡面,它可以執行時載入動態連結庫(dll,so),在CPython 2.x/3.x和PyPy上都支援。這種方式好處就是不用針對性地用python api寫匯出函式,可以直接載入動態連結庫的符號表,在python中就可以直接呼叫了。

  2.第三方的python binding。例子有boost-python,實現方式是工具自動化用Python/C api生成一系列C++ wrapper函式。特別適用於大型的庫或引擎匯出到python。

  3.手動寫python binding函式。如果對Python C api熟悉的話,這種方式應該是最靈活的,讀一遍API文件就可以使用。理論上效率應該是最好的,但對於我這種python初學者,可能需要花上不少時間。

  以之前折騰C函式匯出到Lua指令碼的經歷,本以為要先研究一番python c api,再搞上半天才能搞定。後面發現python標準庫模組的ctypes已經非常強大,雖然效能應該是三種方式裡面最差的,但在這個最高60fps的tunnel裡面,C/Python介面邊界呼叫的損耗先忽略。跟其他兩種方式設計不一樣的是,ctypes採用的是非入侵式呼叫介面的方式,不需要修改原來的C介面或者寫一些繫結程式碼,直接對編譯出來的動態庫進行呼叫。ctypes使用過程也是非常愉悅的。

  下面介紹下ctypes的使用:

  1. 載入DLL動態連結庫

  這裡需要注意區分動態連結庫函式是使用cdecl還是stdcall的呼叫約定,分別使用cdll或windll載入動態庫。

  例如:

  # 載入udp庫函式 udp_server = cdll.LoadLibrary("./udp_server.so")  init_udp_server = udp_server.init_udp_server  destroy_udp_server = udp_server.destroy_udp_server  update_udp_server = udp_server.update_udp_server  SendMsg = udp_server.SendMsg

  SetConnectCallback = udp_server.SetConnectCallback  SetDisconnectCallback = udp_server.SetDisconnectCallback  SetTimeoutCallback = udp_server.SetTimeoutCallback  SetRecvCallback = udp_server.SetRecvCallback

  2. 資料型別對映

  除了ctypes定義的基本資料型別(c_char, c_int, c_double等),還能使用pointer函式轉換成指標型別。對於要匯出的網路庫,設定回撥函式是必不可少的,在C++庫裡面,回撥函式是透過設定一個函式指標完成的,ctypes同樣支援函式指標的宣告。如:recv_cb = CFUNCTYPE( None, c_char_p, c_int ),表示一個返回值為void,引數為char*和int型別的回撥函式。

  def __init__(self, port, ip="127.0.0.1"):

  self._port = port

  self._ip = ip

  self._clients = {}

  self.c_connect_cb = connect_cb(self.server_connect)

  self.c_disconnect_cb = disconnect_cb(self.server_disconnect)

  self.c_timeout_cb = timeout_cb(self.server_timeout)

  self.c_recv_cb = recv_cb(self.server_recv)

  def create(self):

  if self._port:

  if init_udp_server(self._ip, self._port) == 0:

  print "server listen %s:%d" % (self._ip, self._port)

  SetConnectCallback( self.c_connect_cb )

  SetDisconnectCallback( self.c_disconnect_cb )

  SetTimeoutCallback( self.c_timeout_cb )

  SetRecvCallback( self.c_recv_cb )

  return True

  print "[error] init_udp_server error", self._ip, self._port

  return False

  繫結回撥引數需要注意的是,繫結的回撥函式需要儲存為成員變數(上面的寫法),目的是避免python垃圾回收導致回撥函式變成野指標。這算是一個小小的坑吧。基本上一個小小的庫也就用到這些功能。

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