Python调用C语言程序方法解析

1. 概述

Python是高级语言，能够完成大多数任务，但是有时我们需要更高效、更低层的代码来完成任务。在这种情况下，我们可以使用C语言来实现算法或其他进程密集型任务。调用C语言程序使我们可以利用C语言的所有强大功能，然后通过Python进程访问它。在本文中，我们将介绍如何使用Python调用C语言程序的过程。

1. 编写C语言程序

首先，我们需要编写需要调用的C语言程序。例如，以下示例程序位于test.c文件中，它接受一个整数参数并返回该参数的平方：

int square(int x){
   return x * x;
}

编译C语言代码。

在终端中导航到包含test.c的目录，并输入以下命令：

gcc -shared -o test.so -fPIC test.c

这将生成共享库文件test.so，我们可以在Python中使用它。

1. Python代码

现在，我们已经编写了C语言程序并生成了共享库，现在我们可以编写Python代码。import ctypes模块，并使用cdll加载共享库：

import ctypes

test = ctypes.CDLL('./test.so')

调用我们的共享库函数，以使用square函数作为示例：

test.square(10)

上述代码将返回整数100，这是10的平方。请注意，C语言函数名必须在Python代码中精确匹配。

1. 示例1：计算C函数的加法

以下示例中的C函数代码在test_function.c文件中

int add(int x, int y){
   return x + y;
}

使用以下命令编译C代码：

gcc -shared -o test.so -fPIC test_function.c

现在，我们可以在Python代码中调用该函数：

import ctypes

test = ctypes.CDLL('./test.so')
print(test.add(1, 3))

上述代码将返回整数4，这是1和3的和。

1. 示例2：在C函数中使用结构体

以下示例中的C函数代码在test_function2.c文件中：

#include <stdlib.h>
#include <string.h>

typedef struct {
   char* name;
   int age;
} Person;

Person* createPerson(char* name, int age) {
   Person* p = (Person*)malloc(sizeof(Person));
   p->name = strdup(name);
   p->age = age;
   return p;
}

void deletePerson(Person* p) {
   free(p->name);
   free(p);
}

使用以下命令编译C代码：

gcc -shared -o test.so -fPIC test_function2.c

现在，我们可以在Python代码中调用该函数：

import ctypes

test = ctypes.CDLL('./test.so')

# 创建一个Person实例并返回指针
test.createPerson.argtypes = [ctypes.c_char_p, ctypes.c_int]
test.createPerson.restype = ctypes.POINTER(Person)
person_pointer = test.createPerson(b"John", 30)

# 访问结构体属性
person = person_pointer.contents
print(f"Name: {person.name.decode()}, Age: {person.age}")

# 释放内存
test.deletePerson(person_pointer)

上述代码将输出Person实例的名称和年龄，并释放内存以避免泄漏。