C++擴充和嵌入Python

Python簡介

Python是一種簡單易學，功能強大的解釋型程式設計語言，它有簡潔明了的文法，高效率的高層資料結構，能夠簡單而有效地實現物件導向編程，特別適用於快速應用程式開發，也可以用來開發大規模的重要的商業應用。Python是一個理想的指令碼語言。

Python免費開源，可移植到多種作業系統，只要避免使用依賴於特定作業系統的特性，Python程式無需修改就可以在各種平台上面運行。

Python擁有現代程式設計語言所具有的一切強大功能，Python標準庫十分龐大，可以協助開發人員處理各種工作，如：圖形化使用者介面、檔案處理、多媒體、Regex、文檔產生、單元測試、線程、資料庫、網路通訊、網頁瀏覽器、CGI、FTP、電子郵件、XML、HTML、WAV檔案、密碼系統、Tk和其他與系統有關的操作。只要安裝了Python，這些功能都是可用的除了標準庫以外，還有許多其他高品質的庫，如wxPython、Twisted和Python圖形庫等等數不勝數。

Python容易擴充和嵌入。Python提供的許多標準模組支援C或者C++介面。Python和C可以一起工作，它可以嵌入到C或者C++的應用程式當中，因此可用Python語言為應用程式提供指令碼介面，由於支援跨語言開發，可用Python設計概念化應用程式，並逐步移植到C，使用前不必用C重寫應用程式。(Jython使Python可以和Java一起工作，使開發人員可以在Python裡面調Java的包，也可以在Java裡面使用Python的對象。還有更妙的,由於Jython的解譯器完全用Java編寫，因此可以在支援Java的任何平台上部署Python程式，甚至WEB瀏覽器也可以直接運行Python指令碼。)

提出問題

在某個C++應用程式中，我們用一組外掛程式來實現一些具有統一介面的功能，我們使用Python來代替動態連結程式庫形式的外掛程式，這樣可以方便地根據需求的變化改寫指令碼代碼，而不是必須重新編譯連結二進位的動態連結程式庫。Python強大的功能足以勝任，但是有一些作業系統特定的功能需要用C++來實現，再由Python調用。所以，最基礎地，我們需要做到：

1. 把Python嵌入到C++應用程式中，在C++程式中調用Python函數和獲得變數的值；

2. 用C++為Python編寫擴充模組(動態連結程式庫)，在Python程式中調用C++開發的擴充功能函數。

常用的Python/C API介紹

下面是例子中用到的幾個Python/C API的簡要介紹及範例程式碼。注意，這並不是這些函數的詳細介紹，而僅僅是我們所用到的功能簡介，更詳細內容請參考文檔[1]、[2]、[3]、[4]。

開啟Microsoft Visual Studio .NET 2003，建立一個控制台程式，#include <Python.h>，並在main函數裡加入範例程式碼。

//先定義一些變數
char *cstr;
PyObject *pstr, *pmod, *pdict;
PyObject *pfunc, *pargs;
1. void Py_Initialize( )

初始化Python解譯器，在C++程式中使用其它Python/C API之前，必須調用此函數，如果調用失敗，將產生一個致命的錯誤。例：

Py_Initialize();

2. int PyRun_SimpleString( const char *command)

執行一段Python代碼，就好象是在__main__ 函數裡面執行一樣。例：

PyRun_SimpleString("from time import time,ctime\n"
"print ''Today is'',ctime(time())\n");

3. PyObject* PyImport_ImportModule( char *name)

匯入一個Python模組，參數name可以是*.py檔案的檔案名稱。相當於Python內建函數__import__()。例：

pmod = PyImport_ImportModule("mymod"); //mymod.py

4. PyObject* PyModule_GetDict( PyObject *module)

相當於Python模組對象的__dict__ 屬性，得到模組名稱空間下的字典對象。例：

pdict = PyModule_GetDict(pmod);