لقد قرأت مؤخرًا مقالًا عن هابري حول أداة مفيدة للغاية ، وبما أنني كنت أبحث عن نوع من المشروع لفترة طويلة لبدء المساهمة ، فقد قررت أن أرى ما هو على جيثب وكيف يمكنني المساعدة. كانت هناك مشكلة واحدة حول إنشاء مجمّع (سأستخدم المجمع لاحقًا) للمكتبة C. في تلك اللحظة اعتقدت ، "أوه ، شيء مثير للاهتمام ، أنا متأكد من أن الأمر لن يستغرق أكثر من ساعة." كم كنت مخطئا.

في هذه المقالة ، قررت عدم إظهار طريقة واحدة لحل مشكلة مماثلة ، ولكن عدة خيارات مختلفة. سأعرض لك خيارات لإنشاء وحدات في Python مع ترجمة في C ، باستخدام مكتبة صغيرة مكتوبة ذاتيًا C في Python ، و- الخيار الأخير - باستخدام مكتبة C كبيرة في Python بدون ألم وملفات pxd.

Cython

تمت كتابة الكتب بالفعل حول هذا الموضوع ، فهناك العديد من المقالات ، بما في ذلك حول Habré ، لذلك لن أركز كثيرًا على التثبيت أو بعض الأشياء الأساسية. اقرأ المزيد هنا

باستخدام Cython ، يمكننا حل العديد من المشاكل. بالنسبة إلى بعض مثيلات الكود C في بيثون ، فإنه يناسب المشكلة بشكل عام وجزئيًا مع واردات المكتبة.

دعونا نلقي نظرة على مثال بسيط من الوثائق الرسمية.

from __future__ import print_function def fib(n): """Print the Fibonacci series up to n.""" a, b = 0, 1 while b < n: print(b, end=' ') a, b = b, a + b print() 

احفظ هذا الملف كـ fib.pyx .
.pyx هو تنسيق خاص لملفات Cython ، والذي يشبه .c للرمز C ويحتوي على بعض الوظائف. يوجد أيضًا .pxd ، في C يكون هو .h ويحتوي على وصف للوظائف ، الهياكل ، إلخ.

للتفاعل بطريقة ما مع وظيفة fib ، نحتاج إلى "ترجمة" الكود. للقيام بذلك ، قم بإنشاء setup.py باستخدام هذا المحتوى.

 from distutils.core import setup from Cython.Build import cythonize setup( ext_modules=cythonize("fib.pyx"), ) 

بعد تشغيل python3 setup.py build_ext --inplace يمكنك استيراده في بيثون منتظم والاستمتاع بسرعة العمل مثل طبيعي لغات مترجمة.

 import fib fib.fib(2000) 

لكن هنا كتبنا شفرة Python وقمنا بتحويلها إلى C ، ولكن ماذا عن كتابة شفرة C وتشغيلها في Python؟

ليست مشكلة نحن ننشئ مجلدًا جديدًا ، وفي الداخل نقوم بإنشاء مجلد lib الذي lib/include و lib/src ، في الواقع ، فإن كل من عمل مع C يعرف بالفعل ماذا سيكون هناك. في المجلد الرئيسي ، قم بإنشاء مجلد python_wrap آخر.

دعنا struct.h إلى lib/include وقم بإنشاء struct.h ، حيث struct.h وظيفة واحدة ونرى كيفية التعامل مع الهياكل في C إلى Cython.

 typedef struct struct_test{ int a; int b; } struct_test; int minus(struct_test a); 

لنقم بإنشاء ملف آخر ، والذي include.h عليه include.h ، وسيكون له وظيفة أخرى واستيراد البنية من struct.h

 #include "struct.h" int sum(struct_test param_in_struct); 

سنقوم الآن بوصف هذه الوظائف في ملف lib/src/test_main.c

 #include "include.h" int sum(struct_test param_in_struct){ return param_in_struct.a+param_in_struct.b; } int minus(struct_test param_in_struct){ return param_in_struct.a-param_in_struct.b; } 

نعم ، أنا لا أدعي أن أكون أصليًا للأسماء المتغيرة ، لكننا انتهينا تقريبًا من الجزء C. ماذا بعد؟ أضف Makefile ، أو بالأحرى CMake. في المجلد lib ، قم بإنشاء CMakeLists.txt .

 set (TARGET "mal") include_directories( include src ) set (SOURCES ./src/test_main.c ) set (CMAKE_C_FLAGS "${CMAKE_C_FLAGS}") add_library(${TARGET} SHARED ${SOURCES}) target_link_libraries(${TARGET} ${LINKLIBS}) add_library(${TARGET}static STATIC ${SOURCES}) target_link_libraries(${TARGET}static ${LINKLIBS}) 

من الدليل الرئيسي ، نحتاج إلى الإشارة إلى أن لدينا مشروعًا لتجميعه في مجلد lib . إنشاء ملف CMakeLists.txt آخر ، ولكن بالفعل في الجذر.

 cmake_minimum_required(VERSION 2.8.2 FATAL_ERROR) cmake_policy(VERSION 2.8) project( TEST ) set (CMAKE_C_FLAGS "-Werror -Wall -Wextra -Wno-unused-parameter -D_GNU_SOURCE -std=c11 -O3 -g ${CMAKE_C_FLAGS}") add_custom_target( ReplicatePythonSourceTree ALL ${CMAKE_COMMAND} -P ${CMAKE_CURRENT_SOURCE_DIR}/cmake/ReplicatePythonSourceTree.cmake ${CMAKE_CURRENT_BINARY_DIR} WORKING_DIRECTORY ${CMAKE_CURRENT_SOURCE_DIR} ) include( GNUInstallDirs ) add_subdirectory(lib) 

أستخدم هنا ملفًا صغيرًا ينقل بنية مجمّع Python إلى دليل البنية حتى تتمكن من ترجمة ملفات Python. قد لا يكون هذا ضروريًا إذا قمت بتمرير المسارات النسبية إلى دليل include والمكان الذي ستكون فيه المكتبة. على سبيل المثال ، إذا كانت المكتبة قد تم تجميعها وتثبيتها بالفعل في النظام ، فسنقوم بتعيين المسارات إلى دلائل النظام ، ولكن المزيد في هذا لاحقًا.

 # Note: when executed in the build dir, then CMAKE_CURRENT_SOURCE_DIR is the # build dir. file( COPY setup.py DESTINATION "${CMAKE_ARGV3}" FILES_MATCHING PATTERN "*.py" ) file( COPY lib/src lib/include DESTINATION "${CMAKE_ARGV3}") file(GLOB MY_WRAP "python_wrap/*" ) file( COPY ${MY_WRAP} DESTINATION "${CMAKE_ARGV3}") 

قبل تجميع مشروعنا ، دعونا نلقي نظرة على جزء بيثون. في مجلد python_wrap بإنشاء ملفين main.pxd و main.pyx . في main.pxd نحتاج إلى وصف ما لدينا في ملفات *.h .

 cdef extern from "include/include.h": ctypedef struct struct_test: int a int b int sum(struct_test param_in_struct); int minus(struct_test param_in_struct); 

باستخدام cdef extern from "include/include.h" ، نشير إلى الملف الذي cdef extern from "include/include.h" . بعد ذلك ، يأتي بناء ctypedef struct struct_test: وصف للهيكل بحيث يمكن استخدامه من كود Python. في النهاية ، في الواقع ، وصف وظيفتين. أريد أن أشير إلى أننا بحاجة إلى وصف كل ما هو موجود في include.h ، إذا كان يستورد بنية ووظيفة من ملف رأس آخر ، فإننا نعتقد أن كل هذا موجود في ملف واحد.

في main.pyx نكتب وظائف الانتقال من Python إلى C. هذا ليس ضروريًا ، ولكن لماذا يتم تحميل كود Python بهياكل C. لإنشاء هيكل ، يكفي تعريف قاموس بكل المعلمات.

 from main cimport sum, minus def sum_py(int x, int y): return sum({"a":x,"b":y}) def minus_py(int x, int y): return minus({"a":x,"b":y}) 

الآن نحن بحاجة إلى جعل كل ذلك يأتي معا. أضف ملف setup.py إلى جذر المشروع ، كما فعلنا من قبل.

 from distutils.core import setup from distutils.extension import Extension from Cython.Distutils import build_ext ext_modules = [Extension('main', ['main.pyx'], libraries=['mal'], library_dirs=['lib/'])] setup(name = 'work extension module', cmdclass = {'build_ext': build_ext}, ext_modules = ext_modules) 

من أجل ترجمة رمز C وتجميع مكتبتنا ، سنقوم بإنشاء برنامج نصي بسيط للباش.

 #!/bin/sh rm -rf build; mkdir build && cd build cmake .. && make $@ python3 setup.py build_ext -i 

نحن إطلاق والتحقق

 $ sh build.sh $ python3 > import build.main as main > dir(main) [.... 'minus_py', 'sum_py'] > main.minus_py(10,2) 8 > main.sum_py(10,2) 12 

Ctypesgen

كان المثال السابق بسيطًا ومباشرًا ، لكن ماذا لو احتجت إلى التفاف مكتبة كبيرة جدًا ، فاكتب جميع ملفات .pxd بيديك لفترة طويلة جدًا وصعبة ، لذلك يوجد سؤال معقول ، ما الذي يمكن استخدامه لأتمتة العملية؟

نحن git clone https://github.com/davidjamesca/ctypesgen.git مستودع git clone https://github.com/davidjamesca/ctypesgen.git . انتقل إلى build/lib/ المكتبة التي تم إنشاؤها مسبقًا وتشغيل البرنامج النصي.

 python3 ~/ctypesgen/run.py -lmal ../include/*.h -o main_wrap.py 

بعد ذلك ، نتحقق من العمل.

 $ python3 > import main_wrap as main > dir(main) [... 'struct_test', 'minus', 'sum'] > main.sum(main.struct_struct_test(1,2)) 3 > main.minus(main.struct_struct_test(1,2)) -1 

حسنًا ، بالعودة إلى مسألة المكتبات المثبتة بالفعل ، فلنفترض أننا نريد إنشاء غلاف على مكتبة نيون (التي تم تثبيتها بالفعل على النظام بأي طريقة ملائمة) ، كما هو موضح في Readme Stypesgen.

 $ ctypesgen.py -lneon /usr/local/include/neon/ne_*.h -o neon.py $ python > import neon > dir(neon) [...,'sys', 'time_t', 'union_ne_session_status_info_u', 'wstring_at'] 

أخيرًا ، رابط إلى جيثب ، كيف يمكن أن يكون بدونه.