Интерфейс между Python и Си

TODO статья на Хабре

TODO pybind11

TODO pocketpy

Репозиторий с примерами

CTypes

Вся информация и примеры есть в документации

Идея: воспользоваться имеющейся разделяемой библиотекой со стандартным Си/Си+ интерфейсом.

• Найти и загрузить библиотеку
• Задать параметры функции
• Вызвать функцию

• Задать тип параметров функции (по умолчанию int и все, что кастится из int)

• Работа с указателями, массивам и т. д.
• …

пример

Недостаток: весь контроль памяти надо делать как в Си — самому

• ctypes.string_at(0)

• Неудачный кастинг:

     1 from ctypes import py_object, cast
     2 cast(1, py_object).value
  

• Если вам не повезло

     1 import ctypes
     2 from ctypes.util import find_library
     3 libcname = find_library("c")
     4 libc = ctypes.CDLL(libcname)
     5 a, b = b"qwe", b"rty"
     6 libc.strcpy(a, b)
     7 print(a, b)
  

  • Если вам повезло™ (например, источник сильно больше приёмника), оно упадёт

Альзо, faulthandler

CFFI

https://cffi.readthedocs.io

Идея: воспользоваться имеющейся разделяемой библиотекой со стандартным Си/Си+ интерфейсом

• Отличие от ctypes — собственный парсер Си

• пример

• Модифицированный второй пример по ссылке выше:

  •    1 from cffi import FFI
       2 ffi = FFI()
       3 ffi.cdef("""
       4     typedef struct {
       5         unsigned char r, g, b;
       6     } pixel_t;
       7 """)
       8 W, H = 8, 4
       9 image = ffi.new(f"pixel_t[{H}][{W}]")
      10 for y in range(H):
      11     for x in range(W):
      12         image[y][x].r = x
      13         image[y][x].g = y
      14         image[y][x].b = y*W+x
      15 print(*bytes(ffi.buffer(image)))
    

Проблема та же, что и в ctypes — ручная проверка памяти и типов, но часть работы делает pycparser сам

Идея: написать функцию на Си и преобразовать её в модуль для Python.

• Потребуется off-Python сборочное окружение (например, компилятор Си)

• Пример с компиляцией функции в модуль

  • (Этот же пример в репозитории с примерами:i

    $ python3 ffi_compile.py pi_approx`
    $ python3 -c 'import _pi_approx; print(_pi_approx.lib.pi_approx(10000000))'

Альзо, внезапно: компиляторы различных языков в составе Python-пакета ZigLang

Python API

Extending Python with C or C++

Идея: программироваать на Си, используя типы данных Python

• Недостаток: скорее всего, придётся запустить интерпретатор Python

• пример

Идея: полностью написать модуль на Си.

• Building C and C++ Extension

• Python/C API Reference Manual

Пример в репозитории

Большой пример — интерфейс к passwdqc

Cython

Cython

Идея: писать всё на специальном ЯП, смеси Python и Си

• Вариант: писать на Python, используя типы Cython (часть проверки и преобразований придётся делать самому)
• Потребуется off-Python сборочное окружение

  • Впрочем, setuptools умеет в Cython (пока экспериментально)

Пример из документации в виде модуля

Д/З

TODO