解析Python擴(kuò)展模塊的加速方案

更新時(shí)間：2021年09月13日 09:30:38 作者：燕山588

這章我們來(lái)介紹Python的擴(kuò)展名之ctypes，教大家認(rèn)識(shí)ctypes，有需要的朋友可以借鑒參考下，希望可以有所幫助，祝大家多多進(jìn)步，早日升職加薪

ctypes（一）

— 初識(shí)

很多初學(xué)Python的新手，總是嘴邊掛著一句話：“Python是一門膠水語(yǔ)言”。

可是究竟什么是膠水語(yǔ)言呢？相信很多人都不知道，或者誤以為膠水就是可以直接和其他所有語(yǔ)言配合的語(yǔ)言。

雖然如今Python已經(jīng)發(fā)展得很強(qiáng)大了，“膠水語(yǔ)言”這個(gè)特性已經(jīng)很少被提及了。但是膠水仍然是它現(xiàn)在應(yīng)用得最廣泛的特性之一。只不過(guò)從曾經(jīng)Python為輔變成了如今的Python為主而已。

那么到底什么是“膠水特性”呢？

其實(shí)Python自打出生以來(lái)就和C語(yǔ)言有莫大的關(guān)聯(lián)，它可以調(diào)用現(xiàn)有的C/C++程序，而不用做那些重復(fù)造輪子的事。使得節(jié)約了大量的重新開發(fā)的成本。許多的現(xiàn)有C程序代碼可以用一個(gè)Python作為中樞來(lái)管理和調(diào)用，就好像這些C程序“被膠水粘住了”一樣。這就是膠水特性的來(lái)源。

隨著Python語(yǔ)言的發(fā)展，Python已經(jīng)變得足夠強(qiáng)大和健壯，在不斷優(yōu)化性能的過(guò)程中，膠水這一特性被逐漸弱化，因?yàn)镻ython已經(jīng)強(qiáng)大到不需要依附C語(yǔ)言而存在。但是這一特性讓然被保留了下來(lái)。那么，既然Python已經(jīng)足夠強(qiáng)大，那么還需要這一特性做什么呢？

說(shuō)到底，Python是一個(gè)解釋型動(dòng)態(tài)腳本語(yǔ)言，再加上十幾年沒有解決的GIL鎖，無(wú)論是執(zhí)行效率還是并發(fā)性都是Python最大的缺點(diǎn)。

因此這個(gè)特性的存在給如今的Pythoner一個(gè)新的選擇，那些對(duì)執(zhí)行效率和并發(fā)性有著極高要求的模塊，使用C來(lái)實(shí)現(xiàn)。使用C來(lái)輔助Python解決某些特殊情況下的性能問(wèn)題，成了如今Python社區(qū)中最為普遍的方案，很多人不知道，事實(shí)上很多我們常用的庫(kù)都利用了這一特性。

數(shù)據(jù)兼容層

由于Python這一特性是一個(gè)大家族，我們先來(lái)了解一下Python與C之間做的一個(gè)兼容層模塊 — ctypes 模塊。

了解 ctypes模塊之前，我們需要先了解 ctypes 提供了哪些用于兼容的數(shù)據(jù)類型：

注：一下表格是根據(jù)Python3版本列出，區(qū)別僅僅是原生字符串類型和long整型而已

圖片.png

嘗試共享庫(kù)

什么是共享庫(kù)？

其實(shí)C語(yǔ)言在經(jīng)過(guò)編譯之后不一定要生成可執(zhí)行文件，可以以一種共享給其他程序調(diào)用的“共享庫(kù)”的形式存在，其他程序通過(guò)調(diào)用這個(gè)共享庫(kù)，就可以利用這個(gè)現(xiàn)有C編譯過(guò)的程序了。

為了對(duì)各位新手朋友能夠更加產(chǎn)生更加直接的幫助，我們以Windows系統(tǒng)為例，調(diào)用VC共享庫(kù)。Windows下默認(rèn)給VC共享庫(kù)加上dll擴(kuò)展名后綴。

我們以加載 cdecl 調(diào)用規(guī)則函數(shù)的 cdll 模塊進(jìn)行展示

首先，我們必須要導(dǎo)入 cdll 可以參考一下語(yǔ)句