Python語言的特性具有良好的開發效率，使其在諸多領域備受青睞。然而Python語言執行效率的缺陷，使得他在許多對工程效率要求嚴格的領域的應用受到了限制。但好在Python具有優秀的擴充套件效能（常常被人稱作膠水語言），能通過C\C++、Java等多種語言對其進行擴充套件。這樣便允許我們在工程中使用C語言擴充套件Python核心程式碼，同時也能在Python工程中如同呼叫普通模組一樣對C擴充套件進行呼叫。使得Python工程在保留其特性的前提下同時擁有C的執行效率，聽起來是不是十分美好。接下來簡單介紹使用C通過編寫動態連結庫dll的方法擴充套件Python。（例項環境：Windows7、Visual Studio 2010、Python 2.7.10）

       如何將C語言與Python語言結合在一起呢？那最重要的就是C擴充套件的中的三個部分：初始化函式、匯出函式和方法列表了。下面我們就來一一介紹。

       在VC2010中新建Win32工程PythonDemo，在嚮導中選擇dll，完成。

       首先在PythonDmeo.cpp中載入標頭檔案：

#include Python.h

一、初始化函式：

      初始化函式的作用是對擴充套件模組進行初始化，例項程式碼如下：

//////////////////////////////////////////////////////////////////////////
//函式：擴充套件模組初始化函式
//功能：對擴充套件模組進行初始化
//返回：PyMODINT_FUNC
//////////////////////////////////////////////////////////////////////////
PyMODINIT_FUNC initPythonDemo(void)
{
	Py_InitModule("PythonDemo",PyPythonMethod);
}
 

        初始化函式的名稱是固定的，必須是init+模組名稱。在Python匯入模組時，首先會在模組中尋找呼叫該函式，對擴充套件模組進行初始化。該函式的返回值為PyMODINT_FUNC，在工程中我們可以看到其定義：

define PyMODINIT_FUNC extern "C" __declspec(dllexport) void

        表示該函式返回值相當於C中的void。

        在初始化函式內部，我們呼叫了Py_InitModule()函式，該函式的作用是將模組名字和方法列表結合起。第一個引數為模組的名稱，第二個引數為方法列表。Python通過方法列表確定在呼叫時呼叫C擴充套件中的哪個函式，具體有關方法列表我們將在後面介紹。Py_InitModule()函式返回值為一個指向該模組的指標，當返回值為NULL時表示初始化失敗。

二、方法列表

       方法列表是一個C的結構體陣列，Python在呼叫模組函式時，通過它找到模組中具體對應要呼叫的函式。

//////////////////////////////////////////////////////////////////////////
//方法列表
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static PyMethodDef PyPythonMethod[]=
{
	{"PyTest",PyTest,METH_VARARGS,"This function is used for testing !"},
	{NULL,NULL,0,NULL}
};

        第一個欄位為在Python中呼叫時所使用的方法名稱；第二個為該方法的匯出函式，即實際呼叫的函式；第三個表示引數傳遞的模式，可選的兩種方式是METH_VARARGS和METH_KEYWORDS，其中METH_VARARGS是引數傳遞的標準形式，它通過Python的元組在Python直譯器和C函式之間傳遞引數，若採用METH_KEYWORD方式，則Python直譯器和C函式之間將通過Python的字典型別在兩者之間進行引數傳遞；第四個引數為對該函式的說明，在python裡來help這個函式，將顯示這個說明。

      方法列表始終以{NULL,NULL,0,NULL}結尾。

三、匯出函式：

          匯出函式也稱為包裹函式，是Python與C互動的關鍵。其作用是：1、將Python傳入的引數轉換為C\C++格式。2、將轉換好的引數傳給C擴充套件中的函式，並接受返回值。3、將返回值轉換為Python格式輸出。

          例如在C擴充套件模組中，我們有一個函式：

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//擴充套件模組測試函式
//功能：測試擴充套件模組
//輸入：int i
//輸出：(int)i+1
//////////////////////////////////////////////////////////////////////////
int PyTest(int i)
{
	return i+1;
}

        則可以編寫匯出函式：

//////////////////////////////////////////////////////////////////////////
//測試函式匯出函式
//功能：匯出測試函式
//輸入：PyObject
//輸出：PyObject*
//////////////////////////////////////////////////////////////////////////
static PyObject *PyTest(PyObject *self,PyObject *args)
{
	int i;
	if(!PyArg_ParseTuple(args,"i",&i))
		return NULL;
	int k=PyTest(i);
	return Py_BuildValue("i",k);
}

        PyArg_ParseTuple的第一個引數為我們要轉換的引數；第二個格式轉換符號，i表示int，s表示string，不同引數的轉化符號紙間用|隔開，入i|i表示兩個引數均為int型；第三個引數是轉換後引數實際存放的位置。

        在呼叫測試函式獲得返回值k後，我們在返回時通過Py_BuildValue函式將C格式的引數k轉換為Python格式返回。Py_BuildValue的第一個引數為格式轉換符號，第二個為要轉換的變數。

        如果對應的C函式沒有返回值（即返回值型別為void），則應返回一個全域性的None物件(Py_None)，並將其引用計數增，如下所示：

Py_INCREF(Py_None);
returnPy_None;

四、完成並測試

        在release下編譯，將得到的dll複製到Python安裝目錄或工程目錄下，並將其副檔名改為.pyd。

        在Python IDLE中進行測試：

>>> import PythonDemo
>>> PythonDemo.PyTest (1)
2
>>>

五、疑難解決

       使用VS2010編寫的dll在Python呼叫總會莫名的出現”無初始化函式“的錯誤（實際上編寫時有初始化函式），百思不得其解，最後歷盡千辛萬苦終於在網上找到的解決方案http://m.blog.csdn.net/blog/kosl90/6618367。

        即在VC2010連結器命令列中需要對初始化函式進行匯出，具體方法：配置屬性>>聯結器>>命令列>>其他選項中新增”/export:模組初始化方法名”。

       至於為何不匯出，會在Python匯入模組時出現模組為定義初始化方法的錯誤，具體原因仍不詳。

六、參考文獻：