扩展Python模块系列(一)----开发环境配置

本系列将介绍如何用C/C++扩展Python模块，使用C语言编写Python模块，添加到Python中作为一个built-in模块。Python与C之间的交互目前有几种方案：

1. 原生的Python C/C++ API， 官网有非常详细的文档说明

2. boost python，一个C++的编程框架，对官方API进行了封装，可以方便的用C++扩展Python模块，省去了很多诸如引用计数的烦恼。 http://www.boost.org/doc/libs/1_64_0/libs/python/doc/html/index.html

3. Cython. Cython其实是一个可以优化Python程序的编译器，将Python代码翻译成C代码，然后使用C/C++编译器进行编译得到pyd(windows)或so(linux)，在Python解释器中可以直接import。这种方法里面的坑有点多，在本系列博客中会介绍到Cython。   http://cython.org/

4. 谷歌最近开源的CLIF项目，同时支持Python2和Python3，目前来说还不太完善。  https://github.com/google/clif

其他的框架。。。。。。

本篇将介绍如何用官方提供的Python C/C++ API来扩展Python模块。工欲善其事必先利其器，先讲一下如何搭建开发环境(默认已经安装了Python)。以下为【DEBUG】版的配置：

1. Python版本： Python2.7 32位;   操作系统: Windows7;  IDE: Visual Studio 2015。

2. 配置Library Directories、Additional Include Directories、Link Input

3. 写一段hello world程序 ，先不纠结语法细节

[test.c]

#include <Python.h>

static PyMethodDef test_methods[] = { NULL, NULL, , NULL };

PyMODINIT_FUNC test_init(void)
{
    Py_InitModule3("test", test_methods, "Common test Written in C.");
}

[Souce.cpp]

#include <Python.h>

PyMODINIT_FUNC test_init();

int main()
{
    Py_Initialize();
    test_init();
    return ;
}

然后编译，很大可能会出现Link时找不到解析符号以及无法找到python27_d.lib，这主要是pyconfig.h里代码的一些宏导致的。

1）找到python2.7/include/pyconfig.h，并找到

#ifdef _DEBUG
#define Py_DEBUG
#endif

修改为

#ifdef _DEBUG
//#define Py_DEBUG
#endif

2）Configuration Properties->C/C++->Preprocessor->Preprocessor Definitions添加MS_NO_COREDLL或Py_NO_ENABLE_SHARED

原因解释:

1)

在pyconfig.h中：

#ifdef _DEBUG
#define Py_DEBUG
#endif

在object.h中有以下定义：

/* Py_DEBUG implies Py_TRACE_REFS. */
#if defined(Py_DEBUG) && !defined(Py_TRACE_REFS)
#define Py_TRACE_REFS
#endif

在modesupport.h中

#ifdef Py_TRACE_REFS
 /* When we are tracing reference counts, rename Py_InitModule4 so
    modules compiled with incompatible settings will generate a
    link-time error. */
 #if SIZEOF_SIZE_T != SIZEOF_INT
 #undef Py_InitModule4
 #define Py_InitModule4 Py_InitModule4TraceRefs_64
 #else
 #define Py_InitModule4 Py_InitModule4TraceRefs
 #endif
#endif

所以当定义了Py_DEBUG，就会导致Py_InitModule4重命名为Py_initModule4TraceRefs，而lib中没有此符号，所以导致了链接错误。故而注释掉#define Py_DEBUG这一行即可。

2）找不到python27_d.lib问题

同样在pyconfig.h中:

/* For Windows the Python core is in a DLL by default.  Test
Py_NO_ENABLE_SHARED to find out.  Also support MS_NO_COREDLL for b/w compat */
#if !defined(MS_NO_COREDLL) && !defined(Py_NO_ENABLE_SHARED)
#    define Py_ENABLE_SHARED  /* standard symbol for shared library */
#    define MS_COREDLL    /* deprecated old symbol */
#endif /* !MS_NO_COREDLL && ... */

/*  All windows compilers that use this header support __declspec */
#define HAVE_DECLSPEC_DLL

/* For an MSVC DLL, we can nominate the .lib files used by extensions */
#ifdef MS_COREDLL
#    ifndef Py_BUILD_CORE /* not building the core - must be an ext */
#        if defined(_MSC_VER)
            /* So MSVC users need not specify the .lib file in
            their Makefile (other compilers are generally
            taken care of by distutils.) */
#            ifdef _DEBUG
#                pragma comment(lib,"python27_d.lib")
#            else
#                pragma comment(lib,"python27.lib")
#            endif /* _DEBUG */
#        endif /* _MSC_VER */
#    endif /* Py_BUILD_CORE */
#endif /* MS_COREDLL */

可以看到如果没有定义MS_NO_COREDLL和Py_NO_ENABLE_SHARED时，会定义MS_COREDLL，然后在DEBUG模式下会加载python27_d.lib。所以在Preprocessor Definitions中定义MS_NO_COREDLL即可解决。

4. 编译&链接错误解决之后，可以正常运行。

上面的例子中，test.c定义了一个模块test，在Source.cpp中初始化了该模块。下一节将用一个例子来详细介绍使用Python C/C++ API扩展Python模块。