将 str 作为 int 数组传递给 Python C 扩展函数（使用 SWIG 扩展）

关于我的评论，这里有一些关于从函数返回数组的更多细节：[SO]: Returning an array using C。简而言之：处理这个的方法：

1. 使返回的变量静态
2. 动态分配它（使用malloc (family) 或new）
3. 把它变成函数的附加参数

可以通过两种方式让那段C代码在Python解释器中运行：

• [Python 3.Docs]：用 C 或 C++ 扩展 Python - 创建一个用C 语言编写的Python模块
  • 一种方法是使用swig，它提供了一个简单的界面来生成模块（[SWIG]：SWIG 基础知识），从而避免您使用[Python 3.Docs]：Python/C API 参考手册自行编写它的麻烦
• 反过来，将代码保留在标准dll 中，可以通过[Python 3.Docs]访问：ctypes - Python 的外部函数库

因为他们都在做同样的事情，所以将它们混合在一起是没有意义的。因此，请选择最适合您需求的一种。

1. ctypes

• 这就是你开始的
• 这是一个的做用的东西的方式ctypes的

ctypes_demo.c :

#include <stdio.h>

#if defined(_WIN32)
#  define CTYPES_DEMO_EXPORT_API __declspec(dllexport)
#else
#  define CTYPES_DEMO_EXPORT_API
#endif


CTYPES_DEMO_EXPORT_API int exposekey(char *bitsIn, char *bitsOut) {
    int ret = 0;
    printf("Message from C code...\n");
    for (int j = 0; j < 1000; j++)
    {
        bitsOut[j] = bitsIn[j + 2000];
        ret++;
    }
    return ret;
}

注意事项：

• 根据评论，我将函数中的类型从 更改int*为char*，因为它的紧凑性提高了 4 倍（尽管由于每个字符的 7 位被忽略而效率仍然低到700%，而只使用其中之一；这可以修复，但是需要按位处理）
• 我拿了a并变成了^第二个参数（bitsOut）。我认为这是最好的，因为分配和释放数组是调用者的责任（从一开始的^第三个选项）
• 我还修改了索引范围（不改变功能），因为使用低索引值并在一个地方向它们添加一些东西更有意义，而不是高索引值并在另一个地方减去（相同）一些东西
• 返回值是设置的位数（显然，在本例中为 1000）但这只是一个示例
• printf它只是虚拟的，以显示C代码被执行
• 在处理此类数组时，建议也传递它们的维度，以避免越界错误。此外，错误处理是一个重要方面

test_ctypes.py :

from ctypes import CDLL, c_char, c_char_p, c_int, create_string_buffer


bits_string = "010011000110101110101110101010010111011101101010101"


def main():
    dll = CDLL("./ctypes_demo.dll")
    exposekey = dll.exposekey

    exposekey.argtypes = [c_char_p, c_char_p]
    exposekey.restype = c_int

    bits_in = create_string_buffer(b"\0" * 2000 + bits_string.encode())
    bits_out = create_string_buffer(1000)
    print("Before: [{}]".format(bits_out.raw[:len(bits_string)].decode()))
    ret = exposekey(bits_in, bits_out)
    print("After: [{}]".format(bits_out.raw[:len(bits_string)].decode()))
    print("Return code: {}".format(ret))


if __name__ == "__main__":
    main()

注意事项：

• 1^日，我要提一提，运行代码没有提高，你得到了错误
• 指定函数的argtypes和restype 是强制性的，也使事情变得更容易（记录在ctypes教程中）
• 我正在打印bits_out数组（只有第一部分和相关部分，其余部分都是0）以证明C代码完成了它的工作
• 我在开始时用 2000 虚拟0初始化bits_in数组，因为这些值在这里不相关。此外，输入字符串 ( bits_string ) 的长度不是 3000 个字符（原因很明显）。如果您的bits_string是 3000 个字符长，您可以简单地初始化bits_in如下：bits_in = create_string_buffer(bits_string.encode())
• 不要忘了初始化bits_out与尺寸足够大的数组（在我们的例子1000），其目的，否则段错误试图设置其内容过去的大小时可能出现
• 对于这个（简单的）函数，ctypes变体更容易（至少对我来说，因为我不经常使用swig），但是对于更复杂的函数/项目，它会变得有点矫枉过正，切换到swig将是正确的事情做

输出（在Win上使用Python3.5运行）：

c:\Work\Dev\StackOverflow\q47276327>"c:\Work\Dev\VEnvs\py35x64_test\Scripts\python.exe" test_ctypes.py
Before: [                                                   ]
Message from C code...
After: [010011000110101110101110101010010111011101101010101]
Return code: 1000

2.大口大口

• ctypes部分中的几乎所有内容也适用于此

swig_demo.c :

#include <malloc.h>
#include <stdio.h>
#include "swig_demo.h"


char *exposekey(char *bitsIn) {
    char *bitsOut = (char*)malloc(sizeof(char) * 1000);
    printf("Message from C code...\n");
    for (int j = 0; j < 1000; j++) {
        bitsOut[j] = bitsIn[j + 2000];
    }
    return bitsOut;
}

swig_demo.i :

%module swig_demo
%{
#include "swig_demo.h"
%}

%newobject exposekey;
%include "swig_demo.h"

swig_demo.h :

char *exposekey(char *bitsIn);

注意事项：

• 在这里，我正在分配数组并返回它（从一开始的^第二个选项）
• 的。我的文件是一个标准的痛饮接口文件
  • 定义模块及其导出（通过%include）
  • 值得一提的一件事是%newobject释放exposekey返回的指针以避免内存泄漏的指令
• 该.H文件只包含函数的声明，以便由包括.I文件（这不是强制性的，但事情更优雅这种方式）
• 其余几乎相同

test_swig.py :

from swig_demo import exposekey

bits_in = "010011000110101110101110101010010111011101101010101"


def main():
    bits_out = exposekey("\0" * 2000 + bits_in)
    print("C function returned: [{}]".format(bits_out))


if __name__ == "__main__":
    main()

注意事项：

• Python程序员的PoV让事情变得更有意义
• 代码要短得多（这是因为swig在幕后做了一些“魔法”）：
  • 从.i文件生成的包装器.c包装器文件有~120K
  • 所述swig_demo.py生成模块具有〜3K
• 我在字符串的开头使用了与 2000 0相同的技术

输出：

c:\Work\Dev\StackOverflow\q47276327>"c:\Work\Dev\VEnvs\py35x64_test\Scripts\python.exe" test_swig.py
Message from C code...
C function returned: [010011000110101110101110101010010111011101101010101]

3. 简单的Python C API

• 我添加了这部分作为个人练习
• 这就是swig所做的，但是“手动”

capo_demo.c :

#include "Python.h"
#include "swig_demo.h"

#define MOD_NAME "capi_demo"


static PyObject *PyExposekey(PyObject *self, PyObject *args) {
    PyObject *bitsInArg = NULL, *bitsOutArg = NULL;
    char *bitsIn = NULL, *bitsOut = NULL;
    if (!PyArg_ParseTuple(args, "O", &bitsInArg))
        return NULL;
    bitsIn = PyBytes_AS_STRING(PyUnicode_AsEncodedString(bitsInArg, "ascii", "strict"));
    bitsOut = exposekey(bitsIn);
    bitsOutArg = PyUnicode_FromString(bitsOut);
    free(bitsOut);
    return bitsOutArg;
}


static PyMethodDef moduleMethods[] = {
    {"exposekey", (PyCFunction)PyExposekey, METH_VARARGS, NULL},
    {NULL}
};


static struct PyModuleDef moduleDef = {
    PyModuleDef_HEAD_INIT, MOD_NAME, NULL, -1, moduleMethods
};


PyMODINIT_FUNC PyInit_capi_demo(void) {
    return PyModule_Create(&moduleDef);
}

注意事项：

• 它需要swig_demo.h和swig_demo.c（这里不会复制它们的内容）
• 它不仅可与Python 3中（其实我意识到自己有些头疼使其工作，特别是因为我是用来PyString_AsString它不再存在）
• 错误处理很差
• test_capi.py与test_swig.py相似，但有一个（明显的）区别：from swig_demo import exposekey应替换为from capi_demo import exposekey
• 输出也与test_swig.py相同（这里不再重复）