使用C语言扩展Python(二)

在上一篇中我们已经使用c语言实现了一个最简单的扩展模块，这一篇中将在其基础上进行功能的丰富。

首先来考虑如何从外部的Python向C模块传递进参数，foo_bar2展示了如何向C模块传递整数，浮点数，字符串三个参数，其中"ids"指明了传入参数的数据类型。PyArg_ParseTuple负责对args进行解析，若解析失败则返回0.

代码

#include  < Python.h >

static  PyObject *  foo_bar(PyObject *  self, PyObject *  args) {
    Py_RETURN_NONE;
}

static  PyObject *  foo_bar2(PyObject *  self, PyObject *  args) {
     int  iNum;
     double  fNum;
     char *  str;
     if  ( ! PyArg_ParseTuple(args,  " ids " ,  & iNum,  & fNum,  & str)) {
         return  NULL;
    }
    Py_RETURN_NONE;
}
static  PyMethodDef foo_methods[]  =  {
    { " bar " ,(PyCFunction)foo_bar,METH_NOARGS,NULL},
    { " bar2 " , (PyCFunction)foo_bar2,METH_VARARGS,NULL},
    {NULL,NULL, 0 ,NULL}
};

PyMODINIT_FUNC initfoo() {
    Py_InitModule3( " foo " , foo_methods,  " My first extension module. " );
}

 你还可以指定可选的参数，只需要通过在格式字符串中包含一个"|"字符即可，如下所示:

代码

static  PyObject *  foo_bar2(PyObject *  self, PyObject *  args) {
     int  iNum;
     double  fNum;
     char *  str;
     int  iNum2  =   4 ;
     double  fNum2  =   5.0 ;
     char   * str2  =   " hello " ;
     if  ( ! PyArg_ParseTuple(args,  " ids|ids " ,  & iNum,  & fNum,  & str, & iNum2,  & fNum2,  & str2)) {
         return  NULL;
    }
    Py_RETURN_NONE;
}

 你在调用此函数时，前面三个参数是必须要传递的，而后面的则是可选的。

另一种情况是当你的函数接受关键字参数，那么m_flags可设置为METH_VARARGS|METH_KEYWORDS,相应的使用PyArg_ParseTupleAndKeywords来进行参数解析。

函数 PyArg_ParseTupleAndKeywords() 声明如下:

int  PyArg_ParseTupleAndKeywords(PyObject *  arg, PyObject *  kwdict,  char *  format,  char *  kwlist[],...);

 参数arg和format定义同 PyArg_ParseTuple() 。参数 kwdict 是关键字字典，用于接受运行时传来的关键字参数。参数 kwlist 是一个NULL结尾的字符串，定义了可以接受的参数名，并从左到右与format中各个变量对应。如果执行成功 PyArg_ParseTupleAndKeywords() 会返回true，否则返回false并抛出异常。

注：嵌套的tuple在使用关键字参数时无法生效，不在kwlist中的关键字参数会导致 TypeError 异常

 代码

#include  < Python.h >

static  PyObject *  foo_bar3(PyObject *  self, PyObject *  args, PyObject *  kw) {
     static   char *  kwlist[]  =  { " i " ,  " d " ,  " s " ,NULL};
     int  iNum  =   0 ;
     double  fNum  =   2.0f ;
     char *  str  =   " thing " ;
     if  ( ! PyArg_ParseTupleAndKeywords(args,kw, " i|ds " ,kwlist, & iNum, & fNum, & str)) {
        printf( " ERROR " );
         return  NULL;
    }
    printf( " num is: %d,%f,%s/n " ,iNum,fNum,str);
    Py_RETURN_NONE;
}
static  PyMethodDef foo_methods[]  =  {
    { " bar3 " , (PyCFunction)foo_bar3, METH_VARARGS | METH_KEYWORDS, NULL},
    {NULL,NULL, 0 ,NULL}
};

PyMODINIT_FUNC initfoo() {
    Py_InitModule3( " foo " , foo_methods,  " My first extension module. " );
}

 相应的在函数表里记录如下：

{ " foo_bar " ,(PyCFunction)foo_bar, METH_VARARGS | METH_KEYWORDS,NULL},

这样你在python代码中调用时可以传递关键字参数，其中只有i表示的整数是必需的，因此下述调用都是合法的：

import foo
foo.bar3( 1 )
foo.bar3( 1 ,d = 2.0 )
foo.bar33(i = 1 ,d = 2.0 )

而如果你传递了其他关键参数，则会报TypeError,比如foo.bar3(i=1,dd=3.0,s="fda")

下面来看第二个问题：上面说的PyArg_ParseTuple和PyArg_ParseTupleAndKeywords这两个函数是将传递进C模块的Python对象转变为C里的数据类型，那么相反的情况如何呢？即如何从C模块返回值到Python程序中。要完成这件事，我们所需要的函数是Py_BuildValue,示例如下：

代码

#include  < Python.h >

static  PyObject *  foo_add_sub(PyObject *  self, PyObject *  args) {
     int  num1,num2;
     if  ( ! PyArg_ParseTuple(args,  " ii " ,  & num1,  & num2)) {
         return  NULL;
    }
     return  Py_BuildValue( " ii " , num1  +  num2, num1  -  num2);
}

static  PyMethodDef foo_methods[]  =  {
    { " add_sub " , (PyCFunction)foo_add_sub, METH_VARARGS, NULL},
    {NULL,NULL, 0 ,NULL}
};

PyMODINIT_FUNC initfoo() {
    Py_InitModule3( " foo " , foo_methods,  " My first extension module. " );
}

这样在Python代码中调用如下：

import foo
(sum,sub)  =  foo.add_sub( 9 , 3 )

好了，现在从Python代码传递参数进C模块，以及C模块返回值到Python代码都已经清楚了，下一篇我们将利用这些技术来完成一个实际的C扩展模块