पायथन से सी / सी ++ (CFFI, pybind11)

हम पायथन 3 से C / C ++ को कॉल करने के तरीके के विषय को जारी रखते हैं । अब हम cffi , pybind11 पुस्तकालयों का उपयोग करते हैं । पिछले लेख में ctypes के माध्यम से विधि पर चर्चा की गई थी।

सी

विभिन्न प्रकार के तर्कों के साथ वैश्विक चर, संरचनाओं और कार्यों के साथ काम करने के लिए एक परीक्षण पुस्तकालय।
test.h

typedef struct test_st_s test_st_t; extern int a; extern double b; extern char c; int func_ret_int(int val); double func_ret_double(double val); char *func_ret_str(char *val); char func_many_args(int val1, double val2, char val3, short val4); test_st_t *func_ret_struct(test_st_t *test_st); struct test_st_s { int val1; double val2; char val3; }; 

test.c

 #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include "test.h" int a = 5; double b = 5.12345; char c = 'X'; int func_ret_int(int val) { printf("C get func_ret_int: %d\n", val); return val; } double func_ret_double(double val) { printf("C get func_ret_double: %f\n", val); return val; } char * func_ret_str(char *val) { printf("C get func_ret_str: %s\n", val); return val; } char func_many_args(int val1, double val2, char val3, short val4) { printf("C get func_many_args: int - %d, double - %f, char - %c, short - %d\n", val1, val2, val3, val4); return val3; } test_st_t * func_ret_struct(test_st_t *test_st) { if (test_st) { printf("C get test_st: val1 - %d, val2 - %f, val3 - %c\n", test_st->val1, test_st->val2, test_st->val3); } return test_st; } 

पुस्तकालय बिल्कुल वैसा ही है जैसा कि ctypes लेख में है।

CFFI

यह सी के साथ विशेष रूप से काम करने के लिए एक पुस्तकालय है । इस पुस्तकालय के विवरण से:

पायथन से लगभग किसी भी सी कोड के साथ बातचीत

इसमें से कुछ लगभग पाया गया था।

प्रयोग के लिए, संस्करण 1.12.3 का उपयोग किया गया था , आप इसके बारे में यहां पढ़ सकते हैं।

2 शब्दों में इस पुस्तकालय के बारे में थोड़ा, सीएफएफआई हमारे पुस्तकालय के शीर्ष पर अपने बंधन को उत्पन्न करता है और इसे एक पुस्तकालय में संकलित करता है जिसके साथ हम काम करेंगे।

स्थापना

pip3 स्थापित cffi

सभा

बिल्ड स्क्रिप्ट जो हमारे पुस्तकालय के चारों ओर बाध्यकारी एकत्र करेगी।

build.py

 import os import cffi if __name__ == "__main__": ffi = cffi.FFI() #    PATH = os.getcwd() # test.h     #      build.py with open(os.path.join(PATH, "src/c/test.h")) as f: ffi.cdef(f.read()) ffi.set_source("_test", #    cffi,   _ #  test.h,     _test '#include "../src/c/test.h"', #   libtest.so (  ) #  _test.cpython-36m-x86_64-linux-gnu.so ( CFFI) libraries=[os.path.join(PATH, "lib/test"), "./test"], library_dirs=[PATH, 'objs/'], ) #  _test   lib ffi.compile(tmpdir='./lib') 

अजगर

सीएफआई के माध्यम से पायथन से सी के साथ काम करने का एक उदाहरण:

 from cffi import FFI import sys import time #    _test sys.path.append('.') sys.path.append('lib/') sys.path.append('../../lib/') #   import _test ### ## C ### print("CFFI\n") print("C\n") start_time = time.time() ## #    ## print('  :') print('ret func_ret_int: ', _test.lib.func_ret_int(101)) print('ret func_ret_double: ', _test.lib.func_ret_double(12.123456789)) #     cdata   ,     . print('ret func_ret_str: ', _test.ffi.string(_test.lib.func_ret_str('Hello!'.encode('utf-8'))).decode("utf-8")) print('ret func_many_args: ', _test.lib.func_many_args(15, 18.1617, 'X'.encode('utf-8'), 32000).decode("utf-8")) ## #    ## print('\n  :') print('ret a: ', _test.lib.a) #   . _test.lib.a = 22 print('new a: ', _test.lib.a) print('ret b: ', _test.lib.b) print('ret c: ', _test.lib.c.decode("utf-8")) ## #    ## print('\n  :') #      test_st = _test.ffi.new("test_st_t *") test_st.val1 = 5 test_st.val2 = 5.1234567 test_st.val3 = 'Z'.encode('utf-8') ret = _test.lib.func_ret_struct(test_st) #    C print('ret val1 = {}\nret val2 = {}\nret val3 = {}'.format(ret.val1, ret.val2, ret.val3.decode("utf-8"))) #   print("--- %s seconds ---" % (time.time() - start_time)) 

C ++ कोड के साथ काम करने के लिए, आपको इसके लिए C बाइंडिंग लिखना होगा। Ctypes के माध्यम से विधि के बारे में लेख बताता है कि यह कैसे करना है। नीचे लिंक करें।

सीएफएफआई के पेशेवरों और विपक्ष

पेशेवरों :

• सरल वाक्यविन्यास जब पायथन में उपयोग किया जाता है
• स्रोत पुस्तकालय को फिर से खोलने की कोई आवश्यकता नहीं है

विपक्ष :

• सुविधाजनक असेंबली नहीं, आपको सभी हेडर फ़ाइलों और पुस्तकालयों के लिए रास्तों को पंजीकृत करना होगा
• 1 और गतिशील पुस्तकालय बनाया गया है, जो मूल का उपयोग करता है
• निम्नलिखित निर्देशों का समर्थन नहीं करता है:
  

   #ifdef __cplusplus extern "C" { #endif ... #ifdef __cplusplus } #endif 

  
  

   #ifndef _TEST_H_ #define _TEST_H_ ... #endif /* _TEST_H_ */ 

pybind11

pybind11, इसके विपरीत, विशेष रूप से C ++ के साथ काम करने के लिए डिज़ाइन किया गया है । संस्करण 2.3.0 प्रयोग के लिए उपयोग किया गया था , आप इसके बारे में यहां पढ़ सकते हैं। वह सी स्रोतों को इकट्ठा नहीं करता है, इसलिए मैंने उन्हें सी ++ स्रोतों में अनुवाद किया।

स्थापना

pip3 स्थापित pybind11

सभा

हमें अपनी लाइब्रेरी के लिए एक स्क्रिप्ट लिखने की जरूरत है।
build.py

 import pybind11 from distutils.core import setup, Extension ext_modules = [ Extension( '_test', #    pybind11 ['src/c/test.cpp'], #     include_dirs=[pybind11.get_include()], #     pybind11 language='c++', #   extra_compile_args=['-std=c++11'], #  ++11 ), ] setup( name='_test', #    pybind11 version='1.0.0', author='djvu', author_email='djvu@inbox.ru', description='pybind11 extension', ext_modules=ext_modules, requires=['pybind11'], #    pybind11 package_dir = {'': 'lib'} ) 

हम इसे निष्पादित करते हैं:

 python3 setup.py build --build-lib=./lib 

सी ++

पुस्तकालय स्रोत में आपको जोड़ना होगा:

• pybind11 हेडर फ़ाइल
  

   #include <pybind11/pybind11.h> 

• मैक्रो जो हमें एक अजगर मॉड्यूल को परिभाषित करने की अनुमति देता है
  

   PYBIND11_MODULE(_test, m) 

• एक परीक्षण पुस्तकालय के लिए मैक्रो उदाहरण:

 namespace py = pybind11; // _test    PYBIND11_MODULE(_test, m) { /* *   */ m.def("func_ret_int", &func_ret_int); m.def("func_ret_double", &func_ret_double); m.def("func_ret_str", &func_ret_str); m.def("func_many_args", &func_many_args); m.def("func_ret_struct", &func_ret_struct); /* *    */ m.attr("a") = a; m.attr("b") = b; m.attr("c") = c; /* *  */ py::class_<test_st_t>(m, "test_st_t") .def(py::init()) //  .    ,    Python //       C,  C++  (   C     ++   ) .def_readwrite("val1", &test_st_t::val1) //   .def_readwrite("val2", &test_st_t::val2) .def_readwrite("val3", &test_st_t::val3); }; 

अजगर

Pybind11 के माध्यम से पायथन से C के साथ काम करने का एक उदाहरण:

 import sys import time #    _test sys.path.append('lib/') #   import _test ### ## C ### print("pybind11\n") print("C\n") start_time = time.time() ## #    ## print('  :') print('ret func_ret_int: ', _test.func_ret_int(101)) print('ret func_ret_double: ', _test.func_ret_double(12.123456789)) #     cdata   . print('ret func_ret_str: ', _test.func_ret_str('Hello!'.encode('utf-8'))) print('ret func_many_args: ', _test.func_many_args(15, 18.1617, 'X'.encode('utf-8'), 32000)) ## #    ## print('\n  :') print('ret a: ', _test.a) #   . _test.a = 22 print('new a: ', _test.a) print('ret b: ', _test.b) print('ret c: ', _test.c) ## #    ## print('\n  :') #      _test_st = _test.test_st_t() #print(dir(_test_st)) _test_st.val1 = 5 _test_st.val2 = 5.1234567 _test_st.val3 = 'Z'.encode('utf-8') ret = _test.func_ret_struct(_test_st) #    C print('ret val1 = {}\nret val2 = {}\nret val3 = {}'.format(ret.val1, ret.val2, ret.val3)) #   print("--- %s seconds ---" % (time.time() - start_time)) 

Pybind11 के पेशेवरों और विपक्ष

पेशेवरों :

• सरल वाक्यविन्यास जब पायथन में उपयोग किया जाता है

विपक्ष :

• आपको C ++ स्रोतों को संपादित करने, या उनके लिए एक बंधन लिखने की आवश्यकता है
• स्रोत से आवश्यक पुस्तकालय एकत्र करना आवश्यक है

1000 के साथ प्रत्येक विधि पर औसत परीक्षण निष्पादन समय:

• ctypes: - 0.0004987692832946777 सेकंड ---
• CFFI: - 0.00038521790504455566 सेकंड ---
• pybind: - 0.0004547207355499268 सेकंड ---

+, - क्योंकि हर बार परिणाम थोड़े अलग थे। इसके अलावा, समय मुद्रण में खर्च किया गया था, जिसे बंद करने के लिए मैं बहुत आलसी था (इस समय को एक स्थिर के रूप में लें, क्योंकि यह सभी परीक्षणों में ~ एक ही होगा)। लेकिन फिर भी, फ़ंक्शन कॉल और उनसे परिणाम प्राप्त करने में समय अंतर है।

संदर्भ

• उदाहरण के लिए स्रोत कोड
• Ctypes के माध्यम से रास्ता
• सी एपीआई के माध्यम से विधि
• सी (सी एपीआई) से अजगर