SylixOS Python擴展庫開發

1 適用范圍

本文檔適用于希望使用基于SylixOS進行Python擴展庫開發的用戶。

2 SylixOS Python簡介

Python是一門面向對象的解釋型的腳本語言，Python具有豐富和強大的庫。它常被昵稱為膠水語言，能夠把用其他語言制作的各種模塊（尤其是C/C++）很輕松地聯結在一起。常見的一種應用情形是，使用Python快速生成程序的原型（有時甚至是程序的最終界面），然后對其中有特別要求的部分，用更合適的語言改寫，比如3D游戲中的圖形渲染模塊，性能要求特別高，就可以用C/C++重寫，而后封裝為Python可以調用的擴展類庫。

目前SylixOS支持的Python為3.6.4版本，支持絕大多數內建庫，但并未移植擴展庫。

3 SylixOS Python擴展庫開發

可擴展性是Python的一大特色，Python的擴展庫可以基于Python語言開發，也可通過C、JAVA等語言進行開發。

本文將介紹如何使用RealEvo-IDE開發C語言版本的SylixOS Python擴展庫。C語言版本Python擴展庫開發有以下兩種方式。

3.1 基于python ctypes模塊開發

SylixOS下的Python支持ctypes內建模塊。此模塊的CDLL方法會調用SylixOS操作系統的dlopen()函數，從而導入用戶開發的C/C++動態庫。

編寫簡單的動態庫lib_demo，代碼如程序清單 3.1所示。

程序清單 3.1 動態庫demo

#include <stdio.h>

void lib_func (void)

{

    printf("lib_func call!\n");

}

void hello (void)

{

    printf("Hello SylixOS!\n");

}

int fact(int n)

{

    if (n <= 1)

        return 1;

    else

        return n * fact(n - 1);

}

將lib_demo編譯上傳至目標設備中。新建一個Python腳本test.py，使用VI編輯器編輯python腳本，內容如下：

import ctypes

demo=ctypes.CDLL("/lib/lib_demo.so")

print("-------------")

demo.lib_func()

print("-------------")

demo.hello()

print("-------------")

print(demo.fact(10))

print("-------------")

保存后執行“python test.py”，結果如圖 3.1 所示。

圖 3.1 python腳本執行結果

腳本執行結果顯示，動態庫內的函數被成功調用。

3.2 基于Python擴展庫模板開發

除了使用ctypes直接導入SylixOS動態庫外，python本身也提供自定義擴展庫的模板。通過模板封裝的C/C++動態庫，可以直接使用python的“import”方法導入模塊。

依然以lib_demo為例，首先需要添加所需頭文件的路徑。頭文件在SylixOS的/lib/python3/include目錄下提供，可自行拷貝至開發的動態庫目錄下。環境配置（以實際環境為準）如圖 3.2 所示。

圖 3.2 選擇動態庫頭文件路徑

接著封裝動態庫，主要分為4步：

a、包含Python頭文件；

添加頭文件：#include <Python.h>

b、利用樣板來包裝函數；

將lib_demo中的fact()函數封裝如下（并非修改原函數，而是添加封裝函數）

static PyObject *lib_demo_fact(PyObject *self,PyObject *args) {

    int num;

    if(!(PyArg_ParseTuple(args,"i",&num))) {       //獲取Python傳遞的參數

        return NULL;

    }

return (PyObject*)Py_BuildValue("i",fact(num)); 

//將結果轉換為Python類型并返回

}

c、為每個模塊增加PyMethodDef ModuleMethods[]數組；

static PyMethodDef lib_demoMethods [] = {

    {"fact",lib_demo_fact,METH_VARARGS},            //函數名，包裝函數名，解析

    {"hello",lib_demo_hello,METH_NOARGS},

    {"lib_func",lib_demo_lib_func,METH_NOARGS},

    {NULL,NULL},                                         //作為結束

};

d、編寫初始化函數。

static struct PyModuleDef lib_demoModule = {

    PyModuleDef_HEAD_INIT,     //默認

    "lib_demo",                  //模塊名

    NULL,

    -1,

    lib_demoMethods             //上面的數組

};

PyMODINIT_FUNC

PyInit_lib_demo(void)

{

  return  PyModule_Create(&lib_demoModule);

}

封裝完成后的lib_demo如程序清單 3.2 所示。

程序清單 3.2 封裝完成的lib_demo

#include <Python.h>

#include <stdio.h>

int lib_func (void)

{

    printf("lib_func call!\n");

    return 0;

}

int hello (void)

{

    printf("Hello SylixOS!\n");

    return 0;

}

int fact(int n)

{

    if (n <= 1)

        return 1;

    else

        return n * fact(n - 1);

}

static PyObject *lib_demo_fact(PyObject *self,PyObject *args) {

    int num;

    if(!(PyArg_ParseTuple(args,"i",&num))) {                  //獲取Python傳遞的參數

        return NULL;

    }

    return (PyObject*)Py_BuildValue("i",fact(num));           //將結果轉換為Python類型并返回

}

static PyObject *lib_demo_hello(PyObject *self,PyObject *args) {

    return (PyObject*)Py_BuildValue("i",hello());

}

static PyObject *lib_demo_lib_func(PyObject *self,PyObject *args) {

    return (PyObject*)Py_BuildValue("i",lib_func());

}

static PyMethodDef lib_demoMethods[] = {

    {"fact",lib_demo_fact,METH_VARARGS},//函數名，包裝函數名，解析

    {"hello",lib_demo_hello,METH_NOARGS},

    {"lib_func",lib_demo_lib_func,METH_NOARGS},

    {NULL,NULL},//作為結束

};

static struct PyModuleDef lib_demoModule = {

    PyModuleDef_HEAD_INIT,     //默認

    "lib_demo",                //模塊名

    NULL,

    -1,

    lib_demoMethods            //上面的數組

};

PyMODINIT_FUNC

PyInit_lib_demo(void)

{

  return  PyModule_Create(&lib_demoModule);

}

將編譯完成后的lib_demo.so上傳至目標設備的/lib/python3/lib/python3.6/lib-dynload目錄下。創建并編輯python腳本test2.py，內容如下。

import lib_demo as demo

print("-------------")

demo.lib_func()

print("-------------")

demo.hello()

print("-------------")

print(demo.fact(10))

print("-------------")

保存后執行“python test2.py”，輸出結果如圖 3.3 所示。

圖 3.3 test2腳本執行結果

腳本運行結果顯示，lib_demo模塊能被成功導入。