【python】cffi 在 Python 代码中调用 C 代码

cffi(C Foreign Function Interface)是 Python 中的一个库,它提供了一种在 Python 代码中调用 C 代码的方法。通过 cffi,你可以编写 Python 代码来直接使用 C 函数、调用共享库(.so 或 .dll 文件),或者甚至嵌入 C 代码。这使得在 Python 中执行低级系统调用或利用现有的 C 代码库变得更加容易和高效。

安装 cffi

在大多数情况下,你可以通过 pip 来安装 cffi

pip install cffi

确保你的环境中已经安装了 Python 的开发版本和 C 编译器,因为 cffi 在安装时可能需要编译一些扩展。

使用 cffi

cffi 提供了两种主要的使用模式:

  1. ABI 模式(Application Binary Interface):这种模式允许你直接调用二进制共享库中的函数,不需要额外的 C 源代码。这种方式简单快捷,但可能不如 API 模式那样灵活。

  2. API 模式(Application Programming Interface):这种模式需要你提供 C 函数的声明。cffi 会利用这些信息来生成 Python 访问这些函数的接口。API 模式提供了更高的灵活性和安全性,因为它允许 cffi 检查类型等信息。

示例

ABI 模式示例

假设你有一个名为 libexample.so(Linux)或 libexample.dll(Windows)的共享库,其中包含以下函数定义:

// C code
int add(int a, int b) {return a + b;
}

你可以使用 cffi 的 ABI 模式来调用这个函数:

from cffi import FFIffi = FFI()# 加载共享库
lib = ffi.dlopen("libexample.so")  # 或 "libexample.dll" 在 Windows 上# 定义要使用的函数原型
ffi.cdef("int add(int, int);")# 调用函数
result = lib.add(2, 3)
print(result)
API 模式示例

如果你想使用 API 模式,你需要提供 C 代码的源文件。假设同样的 add 函数,你可以这样做:

from cffi import FFIffi = FFI()# 定义 C 函数的声明
ffi.cdef("int add(int a, int b);")# 提供 C 函数的实现(通常是作为字符串)
source = """int add(int a, int b) {return a + b;}
"""# 创建一个新的模块,包含上述 C 代码
ffi.set_source("_example", source)# 编译并加载模块
ffi.compile()
from _example import lib# 调用函数
result = lib.add(2, 3)
print(result)

在 API 模式中,ffi.set_source() 第一个参数是生成模块的名称,第二个参数是包含 C 代码的字符串。ffi.compile() 将编译这些 C 代码,并生成一个 Python 模块,你可以像导入任何其他 Python 模块一样导入它。

总结

cffi 是一个强大的工具,它提供了一种在 Python 中使用 C 代码的有效途径。无论是调用现有的 C 库,还是为你的 Python 项目编写新的 C 扩展,cffi 都是一个值得考虑的选项。

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