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Python 使用 C/C++ 扩展类模块和之前所讲的模块差不多，多了一些流程，比如：编写类的构造函数、析构函数、成员属性、成员方法、以及成员属性和方法绑定。
随着扩展的模块越来越复杂，不得不了解 Python 中的引用计数规则，更加规范的管理内存使用，防止内存泄露。
如下是两个流程，由简入繁的了解类模块开发的整个流程。
扩展开发流程，小试牛刀
编写 C/C++ 代码
c
// custom.cpp
#include "Python.h"
typedef struct {
PyObject_HEAD
} CustomObject;
static PyTypeObject CustomType = {
PyVarObject_HEAD_INIT(NULL, 0)
.tp_name = "custom.Custom",
.tp_doc = "Custom objects",
.tp_basicsize = sizeof(CustomObject),
.tp_itemsize = 0,
.tp_flags = Py_TPFLAGS_DEFAULT,
.tp_new = PyType_GenericNew,
};
static PyModuleDef custommodule = {
PyModuleDef_HEAD_INIT,
.m_name = "custom",
.m_doc = "example module that creates an extension type.",
.m_size = -1,
};
PyMODINIT_FUNC PyInit_custom(void)
{
PyObject *m;
if (PyType_Ready(&CustomType) < 0)
return NULL;
m = PyModule_Create(&custommodule);
if (m == NULL)
return NULL;
Py_INCREF(&CustomType);
if (PyModule_AddObject(m, "Custom", (PyObject *) &CustomType) < 0) {
Py_DECREF(&CustomType);
Py_DECREF(m);
return NULL;
}
return m;
}编写 setup.py 安装程序
编写 setup.py 之后执行python setup.py install，编译模块十分的方便，可以将我们的动态链接库快速导入到系统模块中，方便我们导入自己的模块。
python
# setup.py
from distutils.core import setup, Extension
setup(name="custom", version="1.0",
ext_modules=[Extension("custom", ["custom.cpp"])])执行安装测试
调用模块，以及初始化对象
python setup.py install
>>> import custom
>>>
>>> print(custom.Custom())
<custom.Custom object at 0x7f8552874d50>
>>>深入理解，成员属性成员方法注册
类的成员属性和方法定义及绑定流程
编写 C/C++ 代码
c
#include "Python.h"
#include "structmember.h"
typedef struct {
PyObject_HEAD
PyObject *first; /* first name */
PyObject *last; /* last name */
int number;
} CustomObject; // 定义新的结构体，Python 中的类
// Custom_new 初始化函数
static PyObject* Custom_new(PyTypeObject *type, PyObject *args, PyObject *kwds)
{
CustomObject *self;
self = (CustomObject *) type->tp_alloc(type, 0);
if (self != NULL) {
self->first = PyUnicode_FromString("");
if (self->first == NULL) {
Py_DECREF(self);
return NULL;
}
self->last = PyUnicode_FromString("");
if (self->last == NULL) {
Py_DECREF(self);
return NULL;
}
self->number = 0;
}
return (PyObject *) self;
}
// Custom_dealloc 析构函数，释放对象
static void Custom_dealloc(CustomObject *self)
{
Py_XDECREF(self->first); // 释放成员 first
Py_XDECREF(self->last); // 释放成员 last
Py_TYPE(self)->tp_free((PyObject *)self); // 释放结构体 CustomObject
}
// Custom_init 对象初始化 cs = custom.Custom()
static int Custom_init(CustomObject *self, PyObject *args, PyObject *kwds)
{
// 定义参数
static char *kwlist[] = {"first", "last", "number", NULL};
PyObject *first = NULL, *last = NULL, *tmp;
// 参数绑定
if (!PyArg_ParseTupleAndKeywords(
args, kwds, "|OOi", kwlist, &first, &last, &self->number))
return -1;
// 参数赋值绑定
if (first) {
tmp = self->first;
Py_INCREF(first); // 引用计数器累加
self->first = first;
Py_XDECREF(tmp);
}
if (last) {
tmp = self->last;
Py_INCREF(last); // 引用计数器累加
self->last = last;
Py_XDECREF(tmp);
}
return 0;
}
// 定义成员属性；CustomObject 的成员属性
static PyMemberDef Custom_members[] = {
{"first", T_OBJECT_EX, offsetof(CustomObject, first), 0,
"first name"},
{"last", T_OBJECT_EX, offsetof(CustomObject, last), 0,
"last name"},
{"number", T_INT, offsetof(CustomObject, number), 0,
"custom number"},
{NULL} /* Sentinel */
};
// Custom_name 定义方法
static PyObject *Custom_name(CustomObject *self, PyObject *Py_UNUSED(ignored))
{
if (self->first == NULL) {
PyErr_SetString(PyExc_AttributeError, "first");
return NULL;
}
if (self->last == NULL) {
PyErr_SetString(PyExc_AttributeError, "last");
return NULL;
}
return PyUnicode_FromFormat("%S %S", self->first, self->last);
}
// Custom_methods 定义类的方法，并绑定 Custom_name
static PyMethodDef Custom_methods[] = {
{"name", (PyCFunction) Custom_name, METH_NOARGS,
"Return the name, combining the first and last name"
},
{NULL} /* Sentinel */
};
static PyTypeObject CustomType = {
PyVarObject_HEAD_INIT(NULL, 0)
.tp_name = "custom.Custom",
.tp_doc = "Custom objects",
.tp_basicsize = sizeof(CustomObject),
.tp_itemsize = 0,
.tp_flags = Py_TPFLAGS_DEFAULT,
.tp_new = PyType_GenericNew,
.tp_init = (initproc) Custom_init, // 绑定初始化函数，构造函数
.tp_dealloc = (destructor) Custom_dealloc, // 绑定析构函数
.tp_members = Custom_members, // 绑定成员属性
.tp_methods = Custom_methods, // 绑定成员方法
};
static PyModuleDef custommodule = {
PyModuleDef_HEAD_INIT,
.m_name = "custom",
.m_doc = "example module that creates an extension type.",
.m_size = -1,
};
// PyInit_custom 初始化模块
PyMODINIT_FUNC PyInit_custom(void)
{
PyObject *m;
if (PyType_Ready(&CustomType) < 0)
return NULL;
m = PyModule_Create(&custommodule);
if (m == NULL)
return NULL;
Py_INCREF(&CustomType);
if (PyModule_AddObject(m, "Custom", (PyObject *) &CustomType) < 0) {
Py_DECREF(&CustomType);
Py_DECREF(m);
return NULL;
}
return m;
}编写测试代码
pprint 模块可以美化我们的输出，dir 可以打印模块中的成员属性和成员方法，更加直观的展示输出。['first', 'last', 'name', 'number'] 正是我们之前在 C/C++ 中定义的类属性、方法。
python
import custom
from pprint import pprint
cs = custom.Custom(first="li", last="si", number=3)
pprint(dir(cs))
print(cs.name())
print(cs.first)
print(cs.number)结果输出
text
['__class__',
'__delattr__',
'__dir__',
'__doc__',
'__eq__',
'__format__',
'__ge__',
'__getattribute__',
'__gt__',
'__hash__',
'__init__',
'__init_subclass__',
'__le__',
'__lt__',
'__ne__',
'__new__',
'__reduce__',
'__reduce_ex__',
'__repr__',
'__setattr__',
'__sizeof__',
'__str__',
'__subclasshook__',
'first',
'last',
'name',
'number']
li si
li
3总结
文章中的示例来自官方文档，官方文档比较消息的描述了开发过程，该篇增加了流程图，已经详细的注释，可以让读者更加直观的了解整个流程。
如果觉得该篇对您有所受益，还希望点赞、关注、收藏三连击，这也是我持续输出，不断提升的动力，致谢。