C-C++ из Python

Про то как вызывать Python из C написал в прошлой статье, теперь поговорим как делать наоборот и вызывать C/C++ из Python. Раз начал писать об этом, то раскроем всю тему до конца. Тем более, что ни чего сложного здесь нет тоже.

C

Здесь все просто, python умеет вызывать C функции без каких либо проблем.

test.c:

#include "test.h"

int a = 5;
double b = 5.12345;
char c = 'X';

int 
func_ret_int(int val) { 
    printf("get func_ret_int: %dn", val);
    return val;
} 

double 
func_ret_double(double val) { 
    printf("get func_ret_double: %fn", val);
    return val;
} 

char *
func_ret_str(char *val) { 
    printf("get func_ret_str: %sn", val);
    return val;
} 

char
func_many_args(int val1, double val2, char val3, short val4) { 
    printf("get func_many_args: int - %d, double - %f, char - %c, short - %dn", val1, val2, val3, val4);
    return val3;
} 

test.h:

#ifndef _TEST_H_
#define _TEST_H_

#ifdef  __cplusplus
extern "C" {
#endif

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>

int func_ret_int(int val);
double func_ret_double(double val);
char *func_ret_str(char *val);

#ifdef  __cplusplus
}
#endif

#endif  /* _TEST_H_ */

Как компилировать :

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

Исходник компилируется в динамическую библиотеку и готов к бою.
Переходим к python. В примере показывается как передать аргументы функции, получить результат работы от функции, а так же как получить и изменить значения глобальных переменных.

main.py:

#!/usr/bin/python3
#-*- coding: utf-8 -*-

import ctypes 

# Загрузка библиотеки
test = ctypes.CDLL('./objs/libtest.so')

##
# Работа с функциями
##

# Указываем, что функция возвращает int
test.func_ret_int.restype = ctypes.c_int
# Указываем, что функция принимает аргумент int
test.func_ret_int.argtypes = [ctypes.c_int, ]

# Указываем, что функция возвращает double
test.func_ret_double.restype = ctypes.c_double
# Указываем, что функция принимает аргумент double
test.func_ret_double.argtypes = [ctypes.c_double]

# Указываем, что функция возвращает char *
test.func_ret_str.restype = ctypes.c_char_p
# Указываем, что функция принимает аргумент char *
test.func_ret_str.argtypes = [ctypes.POINTER(ctypes.c_char), ]

# Указываем, что функция возвращает char
test.func_many_args.restype = ctypes.c_char
# Указываем, что функция принимает аргумент char *
test.func_many_args.argtypes = [ctypes.c_int, ctypes.c_double, ctypes.c_char, ctypes.c_short]

print('ret func_ret_int: ', test.func_ret_int(101))
print('ret func_ret_double: ', test.func_ret_double(12.123456789))

# Необходимо строку привести к массиву байтов, и массив байтов к строке.
print('ret func_ret_str: ', test.func_ret_str('Hello!'.encode('utf-8')).decode("utf-8") )

print('ret func_many_args: ', test.func_many_args(15, 18.1617, 'X'.encode('utf-8'), 32000).decode("utf-8"))

print()

##
# Работа с переменными
##

# Указываем, что переменная типа int
a = ctypes.c_int.in_dll(test, "a")
print('ret a: ', a.value)

# Изменяем значение переменной.
a.value = 22
a = ctypes.c_int.in_dll(test, "a")
print('ret a: ', a.value)

# Указываем, что переменная типа double
b = ctypes.c_double.in_dll(test, "b")
print('ret b: ', b.value)

# Указываем, что переменная типа char
c = ctypes.c_char.in_dll(test, "c")
print('ret c: ', c.value.decode("utf-8"))

Все возможные типы данных и их обозначения можно посмотреть в документации ^[1] python.

C++

Здесь немного сложнее, т.к. ctypes может только работать с C функциями. Это для нас не проблема, просто C обвяжем код C++.

Методы класса C++ и обвязка на C:

#include "test.hpp"

/*
 * Методы класса
 */
std::string test::ret_str(std::string val) {
    std::cout << "get ret_str: " << val << std::endl;
    return val;
}

int test::ret_int(int val) {
    std::cout << "get ret_int: " << val << std::endl;
    return val;
}

double test::ret_double(double val) {
    std::cout << "get ret_double: " << val << std::endl;
    return val;
}

/*
 * Обвязка C для методов класса C++
 */

test *test_new() {
    return new test();
}

char *test_ret_str(test *test, char *val) {
    std::string str = test->ret_str(std::string(val));
    char *ret = new char[str.length() + 1];

    strcpy(ret, str.c_str());

    return ret;
}

int test_ret_int(test *test, int val) {
    return test->ret_int(val);
}

double test_ret_double(test *test, double val) {
    return test->ret_double(val);
}

Но есть один нюанс, обвязку надо объявить как extern C. Что бы ++ компилятор не перегрузил имена функций обвязки. Если он это сделает, то мы не сможем через ctypes работать с нашими функциями.
test.hpp:

#include <iostream>
#include <string.h>

class test {
public:
    int a = 5;
    double b = 5.12345;
    char c = 'X';

    std::string ret_str(std::string val);
    int ret_int(int val);
    double ret_double(double val);
};

#ifdef __cplusplus
extern "C" {
#endif

    test *test_new();
    char *test_ret_str(test *test, char *val);
    int test_ret_int(test *test, int val);
    double test_ret_double(test *test, double val);

#ifdef __cplusplus
}
#endif

Как компилировать:
g++ -fPIC -shared -o libtestpp.so test.cpp

С python все так же просто.

# Загрузка библиотеки
testpp = ctypes.CDLL('./objs/libtestpp.so')

# Указываем, что функция возвращает указатель
testpp.test_new.restype = ctypes.c_void_p

# Указываем, что функция возвращает char *
testpp.test_ret_str.restype = ctypes.c_char_p
# Указываем, что функция принимает аргумент void * и char *
testpp.test_ret_str.argtypes = [ctypes.c_void_p, ctypes.c_char_p]

# Указываем, что функция возвращает int
testpp.test_ret_int.restype = ctypes.c_int
# Указываем, что функция принимает аргумент void * и int
testpp.test_ret_int.argtypes = [ctypes.c_void_p, ctypes.c_int]

# Указываем, что функция возвращает double
testpp.test_ret_double.restype = ctypes.c_double
# Указываем, что функция принимает аргумент void * и double
testpp.test_ret_double.argtypes = [ctypes.c_void_p, ctypes.c_double]

test = testpp.test_new()
print('ret test_ret_str: ', testpp.test_ret_str(test, 'Hello!'.encode('utf-8')).decode("utf-8"))
print('ret test_ret_int: ', testpp.test_ret_int(test, 123))
print('ret test_ret_double: ', testpp.test_ret_double(test, 9.87654321))

Код постарался закомментировать понятно, что бы здесь писать поменьше )

Надеюсь будет полезно.

Ссылки

Исходные коды примеров ^[2]
Предыдущая статья Python из C ^[3]

Автор: Jessy_James

Источник ^[4]