PythonからCプログラムを呼び出す  [更新日: 2022年03月19日 ]

Python でプログラミングしていると、 新しいデータ構造を作り上げる場合などに、 C/C++ の力を借りたくなることがあります。 Python から C/C++ コードを呼び出す方法を書きます。 まずは、Cから...

1.ソースコード

// hello.c
int add(int x, int y)
{
	return x + y;
}

void out(const char* adrs, const char* name)
{
	printf("こんにちは、私は %s の %s です。\n", adrs, name);
}

2.wrapper コード

まずモジュール(ライブラリ)名を決めます。 ここでは "hello" とします。 そしてラッパモジュールを書きます。

// helloWrapper.c
#include "Python.h"
extern int add(int, int);
extern void out(const char*, const char*);

PyObject* hello_add(PyObject* self, PyObject* args)
{
	int x, y, g;

	if (!PyArg_ParseTuple(args, "ii", &x, &y))
		return NULL;
	g = add(x, y);
	return Py_BuildValue("i", g);
}

PyObject* hello_out(PyObject* self, PyObject* args, PyObject* kw)
{
	const char* adrs = NULL;
	const char* name = NULL;
	static char* argnames[] = {"adrs", "name", NULL};

	if (!PyArg_ParseTupleAndKeywords(args, kw, "|ss",
			argnames, &adrs, &name))
		return NULL;
	out(adrs, name);
	return Py_BuildValue("");
}

static PyMethodDef hellomethods[] = {
	{"add", hello_add, METH_VARARGS},
	{"out", hello_out, METH_VARARGS | METH_KEYWORDS},
	{NULL},
};

void inithello()
{
	Py_InitModule("hello", hellomethods);
}

インクルード文 - 必須

最初に "Python.h" をインクルードします。

#include "Python.h"

関数の定義

関数とラッパは一対一に対応させるのが解りやすいでしょう。 例えば wrapper 関数名は "モジュール名_関数名" などと決めます。

関数定義はつぎの二通りおこなっています。

PyObject* hello_add(PyObject* self, PyObject* args)
PyObject* hello_out(PyObject* self, PyObject* args, PyObject* kwargs)

引数の解読

Python からの呼び出しが"位置による引数"の場合は次の関数を使います。

PyArg_ParseTuple(PyObject* args, const char* fmt, ...)

また呼び出しが"キーワード引数"の場合は次の関数を使います。

PyArg_ParseTupleAndKeywords(PyObject* args, const char* fmt,
	const char* argnames, ...)

"const char* fmt" は引数の変換書式です。 printf (C の関数) の書式にちょっと似ています。

戻り値

	return Py_BuildValue(const char* fmt, ...);

	return Py_BuildValue("");

初期化関数

最初に関数の対応テーブルを作ります。

static PyMethodDef hellomethods[] = {
	{"add", hello_add, METH_VARARGS},
	{"out", hello_out, METH_VARARGS | METH_KEYWORDS},
        {NULL},
};

コンパイルすると、ここで

helloWrapper.c:37: --- hello_out の行
warning: initialization from incompatible pointer type

初期化関数はつぎのように書きます。

void inithello()
{
	Py_InitModule("hello", hellomethods);
}

3.ビルド

$ gcc -fpic -o hello.o -c hello.c
$ gcc -fpic -I/usr/include/python -o helloWrapper.o -c helloWrapper.c
$ gcc -shared hello.o helloWrapper.o -o hellomodule.so

4.実行

以下のように実行し確認します。

$ /usr/bin/python
>>> import hello
>>> hello.add(2, 3)
5
>>> hello.out("大原", "麗子")
今日は、私は 大原 の 麗子 です。 
>>>^D
$

5.参考資料

「Python入門」 Mark Lutz

「Pythonテクニカルリファレンス」 David M.Beazley