用C扩展Python2
python扩展实现方法--python与c混和编程
编写Python扩展（Extending Python with C or C++）
https://docs.python.org/2.7/extending/embedding.html
环境
主机： ubuntu14.04 64bit
开发板： qemu + aarch64 （参考： http://www.cnblogs.com/pengdonglin137/p/6442583.html）
工具链： aarch64-linux-gnu-gcc (gcc version 4.9.1 20140529)
Python版本： Python-2.7.13
概述
上面参考列表中的文章已经说的很全了，这里仅作一些补充。分为三个：
1、交叉编译扩展模块到aarch64上面
2、编译扩展模块到Qemu模拟的x86_64上面
3、编译扩展模块到PC(x86_64)上面
采用的测试模块是Extend_wrap.c，这个在python扩展实现方法--python与c混和编程中有说明，源码如下：
1 #include <stdio.h>2 #include <stdlib.h>
3 #include <string.h>
4 #include <Python.h>
5
6 #define BUFSIZE 10
7
8 int fac(int n) {
9 if (n < 2)
10 return 1;
11 return n * fac(n - 1);
12 }
13
14 static PyObject * Extest_fac(PyObject *self, PyObject *args) {
15 int res;//计算结果值
16 int num;//参数
17 PyObject* retval;//返回值
18
19 //i表示需要传递进来的参数类型为整型，如果是，就赋值给num，如果不是，返回NULL；
20 res = PyArg_ParseTuple(args, "i", &num);
21 if (!res) {
22 //包装函数返回NULL，就会在Python调用中产生一个TypeError的异常
23 return NULL;
24 }
25 res = fac(num);
26 //需要把c中计算的结果转成python对象，i代表整数对象类型。
27 retval = (PyObject *)Py_BuildValue("i", res);
28 return retval;
29 }
30
31 char *reverse(char *s) {
32 register char t;
33 char *p = s;
34 char *q = (s + (strlen(s) - 1));
35 while (p < q) {
36 t = *p;
37 *p++ = *q;
38 *q-- = t;
39 }
40 return s;
41 }
42
43 static PyObject *
44 Extest_reverse(PyObject *self, PyObject *args) {
45 char *orignal;
46 if (!(PyArg_ParseTuple(args, "s", &orignal))) {
47 return NULL;
48 }
49 return (PyObject *)Py_BuildValue("s", reverse(orignal));
50 }
51
52 static PyObject *
53 Extest_doppel(PyObject *self, PyObject *args) {
54 char *orignal;
55 char *reversed;
56 PyObject * retval;
57 if (!(PyArg_ParseTuple(args, "s", &orignal))) {
58 return NULL;
59 }
60 retval = (PyObject *)Py_BuildValue("ss", orignal, reversed=reverse(strdup(orignal)));
61 free(reversed);
62 return retval;
63 }
64
65 static PyMethodDef
66 ExtestMethods[] = {
67 {"fac", Extest_fac, METH_VARARGS},
68 {"doppel", Extest_doppel, METH_VARARGS},
69 {"reverse", Extest_reverse, METH_VARARGS},
70 {NULL, NULL},
71 };
72
73 void initExtest() {
74 Py_InitModule("Extest", ExtestMethods);
75 }
76
77 int main() {
78 char s[BUFSIZE];
79 printf("4! == %d\n", fac(4));
80 printf("8! == %d\n", fac(8));
81 printf("12! == %d\n", fac(12));
82 strcpy(s, "abcdef");
83 printf("reversing 'abcdef', we get '%s'\n", reverse(s));
84 strcpy(s, "madam");
85 printf("reversing 'madam', we get '%s'\n", reverse(s));
86 return 0;
87 }
关于这段代码的解释，请参考python扩展实现方法--python与c混和编程
正文
1、交叉编译扩展模块到aarch64上面
这里介绍两种方法：
第一种： 将这个文件拷贝到Python2.7.3的Modules目录下面编译
拷贝：
cp Extest_wrap.c ../../Python-2.7.13/Modules/
修改Python-2.7.13/setup.py，添加模块：
1 diff --git a/setup.py b/setup.py2 index 81355c7..5083c3d 100644
3 --- a/setup.py
4 +++ b/setup.py
5 @@ -1743,6 +1743,7 @@ class PyBuildExt(build_ext):
6 '-framework', 'Carbon']) )
7
8
9 + exts.append(Extension('Extest', ['Extest_wrap.c']))
10 self.extensions.extend(exts)
11
12 # Call the method for detecting whether _tkinter can be compiled
然后执行aarch64/mk2_make.sh，可以看到build/lib.linux2-aarch64-2.7/下面已经有Extest.so了：
1 $ls build/lib.linux2-aarch64-2.7/Extest.so -l2 -rwxrwxr-x 1 pengdonglin pengdonglin 22121 Mar 22 14:47 build/lib.linux2-aarch64-2.7/Extest.so*
然后执行aarch64/mk3_install.sh，就会将Extest.so安装到lib/python2.7/lib-dynload/下面。
最后重新制作ramdisk文件，重启板子，测试Extest.so能否使用：
1 [root@aarch64 root]# python2 Python 2.7.13 (default, Mar 22 2017, 10:39:43)
3 [GCC 4.9.1 20140529 (prerelease)] on linux2
4 Type "help", "copyright", "credits" or "license" for more information.
5 >>> import Extest
6 >>> Extest.fac(4)
7 24
8 >>> Extest.reverse("abc")
9 'cba'
10 >>> Extest.doppel("abc")
11 ('abc', 'cba')
12 >>>
第二种： 手动编译
我们需要指定编译用的库以及头文件的搜索路径即可，下面是编译命令：
1 #!/bin/bash2 export PATH=/home/pengdonglin/src/qemu/aarch64/gcc-linaro-aarch64-linux-gnu-4.9-2014.07_linux/bin:$PATH
3
4 CFLAGS="-I/home/pengdonglin/src/qemu/python_cross_compile/Python2/aarch64/include/python2.7 -fno-strict-aliasing -g -O2 -DNDEBUG -g -fwrapv -O3 -Wall -Wstrict-prototypes"
5
6 LDFLAGS="-L/home/pengdonglin/src/qemu/python_cross_compile/Python2/aarch64/lib -lpython2.7 -lpthread -ldl -lutil -lm -Xlinker -export-dynamic"
7
8 aarch64-linux-gnu-gcc -c ../Extest_wrap.c ${CFLAGS} -o Extest.o
9
10 aarch64-linux-gnu-gcc --shared Extest.o ${LDFLAGS} -o Extest.so
其中CFLAGS和LDFLAGS的值可以用下面的命令获得
1 $/usr/local/bin/python2-config --cflags2 -I/usr/local/include/python2.7 -I/usr/local/include/python2.7 -fno-strict-aliasing -g -O2 -DNDEBUG -g -fwrapv -O3 -Wall -Wstrict-prototypes
3
4 $/usr/local/bin/python2-config --ldflags
5 -L/usr/local/lib/python2.7/config -lpython2.7 -lpthread -ldl -lutil -lm -Xlinker -export-dynamic
然后编译，就会在当前目录下面生成一个Extest.so，然后拷贝到板子的/usr/lib/python2.7/site-packages/下面，这个目录下存放的是一些第三方的扩展模块，而/usr/lib/python2.7/lib-dynload/存放的一般是内建模块。
或者可以写成Makefile：
CFLAGS = -pthread -fno-strict-aliasing -g -O2 -DNDEBUG -g -fwrapv -O3 -Wall -Wstrict-prototypesCFLAGS += -fPIC -I/home/pengdonglin/qemu/thiry_part/Python2/aarch32/include/python2.7
CC = arm-none-linux-gnueabi-gcc
all:Extest.so
Extest.o: Extest_wrap.c
$(CC) $(CFLAGS) -c $^ -o $@
Extest.so: Extest.o
$(CC) -pthread -shared $^ -o $@
cp $@ /home/pengdonglin/qemu/thiry_part/Python2/aarch32/lib/python2.7/site-packages/
clean:
$(RM) *.o *.so
.PHONY: clean all
将Extest_wrap.c跟Makefile放到统一目录下执行make命令即可
2、编译扩展模块到Qemu模拟的x86_64上面
这里也有三种方法：
第一种：将Extend_wrap.c拷贝到Python源码的Modules目录下，这个前面说过，不再重复
第二种：手动编译，编译命令如下
1 #!/bin/bash2 CFLAGS="-I/home/pengdonglin/src/qemu/python_cross_compile/Python2/x86_64/include/python2.7 -fPIC"
3
4 LDFLAGS="-L/home/pengdonglin/src/qemu/python_cross_compile/Python2/x86_64/lib -fPIC"
5
6 gcc -c ../Extest_wrap.c ${CFLAGS} -o Extest.o
7
8 gcc --shared Extest.o ${LDFLAGS} -o Extest.so
编译完成后，将Extest.so拷贝到板子上面的相应目录下即可（如/usr/lib/python2.7/site-packages）
第三种：手动编写setup.py
setup.py:
1 #!/usr/bin/env python2
3 from distutils.core import setup, Extension
4
5 MOD = 'Extest_x86_64'
6 setup(name=MOD, ext_modules=[Extension(MOD, sources=['Extest_wrap.c'])])
这里模块名是Extest_x86_64，同时需要注意的是需要将setup.py跟Extest_wrap.c放到同一个目录下面。
编译：
/home/pengdonglin/src/qemu/python_cross_compile/Python2/x86_64/bin/python ./setup.py build
从log看执行的其实就是下面两条命令：
gcc -pthread -fno-strict-aliasing -g -O2 -DNDEBUG -g -fwrapv -O3 -Wall -Wstrict-prototypes -fPIC -I/home/pengdonglin/src/qemu/python_cross_compile/Python2/x86_64/include/python2.7 -c Extest_wrap.c -o build/temp.linux-x86_64-2.7/Extest_wrap.ocreating build/lib.linux-x86_64-2.7
gcc -pthread -shared build/temp.linux-x86_64-2.7/Extest_wrap.o -o build/lib.linux-x86_64-2.7/Extest_x86_64.so
安装：
/home/pengdonglin/src/qemu/python_cross_compile/Python2/x86_64/bin/python ./setup.py install
从log看，Extest_x86_64.so会被安装到/home/pengdonglin/src/qemu/python_cross_compile/Python2/x86_64/lib/python2.7/site-packages下面
1 running install2 running build
3 running build_ext
4 running install_lib
5 copying build/lib.linux-x86_64-2.7/Extest_x86_64.so -> /home/pengdonglin/src/qemu/python_cross_compile/Python2/x86_64/lib/python2.7/site-packages
6 running install_egg_info
7 Writing /home/pengdonglin/src/qemu/python_cross_compile/Python2/x86_64/lib/python2.7/site-packages/Extest_x86_64-0.0.0-py2.7.egg-info
然后从新制作ramdisk就可以了
3、编译扩展模块到PC(x86_64)上面
在操作之前PC上面应该用Python源码编译安装一次，方法很简单:
#!/bin/bash../Python-2.7.13/configure
make -j8
sudo make install
默认会被安装到/usr/local下面
方法一： 将Extend_wrap.c拷贝到Python源码的Modules目录下，这个前面说过，不再重复
方法二： 手动编译，编译命令如下
1 #!/bin/bash2 CFLAGS="-I/usr/local/include/python2.7 -fPIC"
3 LDFLAGS="-L/usr/local/lib -fPIC"
4 gcc -c ../Extest_wrap.c ${CFLAGS} -o Extest.o
5 gcc --shared Extest.o ${LDFLAGS} -o Extest.so
将生成的Extest.so拷贝到/usr/local/lib/python2.7/site-packages/即可
测试：
1 $sudo cp Extest.so /usr/local/lib/python2.7/site-packages/2 $/usr/local/bin/python
3 Python 2.7.13 (default, Mar 22 2017, 13:18:43)
4 [GCC 4.8.4] on linux2
5 Type "help", "copyright", "credits" or "license" for more information.
6 >>> import Extest
7 >>> Extest.reverse("peng")
8 'gnep'
方法三： 编写setup.py
setup.py:
1 $cat setup.py2 #!/usr/bin/env python
3 from distutils.core import setup, Extension
4 MOD = 'Extest'
5 setup(name=MOD, ext_modules=[Extension(MOD, sources=['Extest_wrap.c'])])
编译：
/usr/local/bin/python ./setup.py build
从log看，执行的是下面的命令:
1 running build2 running build_ext
3 building 'Extest' extension
4 creating build
5 creating build/temp.linux-x86_64-2.7
6 gcc -pthread -fno-strict-aliasing -g -O2 -DNDEBUG -g -fwrapv -O3 -Wall -Wstrict-prototypes -fPIC -I/usr/local/include/python2.7 -c Extest_wrap.c -o build/temp.linux-x86_64-2.7/Extest_wrap.o
7 gcc -pthread -shared build/temp.linux-x86_64-2.7/Extest_wrap.o -o build/lib.linux-x86_64-2.7/Extest.so
安装：
sudo /usr/local/bin/python ./setup.py install
从log看，Extest.so被安装到了/usr/local/lib/python2.7/site-packages下面
1 running install2 running build
3 running build_ext
4 running install_lib
5 copying build/lib.linux-x86_64-2.7/Extest.so -> /usr/local/lib/python2.7/site-packages
6 running install_egg_info
7 Removing /usr/local/lib/python2.7/site-packages/Extest-0.0.0-py2.7.egg-info
8 Writing /usr/local/lib/python2.7/site-packages/Extest-0.0.0-py2.7.egg-info
完
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