Python扩展模块加速方案 解析Python扩展模块的加速方案

ctypes（一）

 — 初识

 很多初学Python的新手，总是嘴边挂着一句话：“Python是一门胶水语言”。

可是究竟什么是胶水语言呢？相信很多人都不知道，或者误以为胶水就是可以直接和其他所有语言配合的语言。

虽然如今Python已经发展得很强大了，“胶水语言”这个特性已经很少被提及了。但是胶水仍然是它现在应用得最广泛的特性之一。只不过从曾经Python为辅变成了如今的Python为主而已。

那么到底什么是“胶水特性”呢？

其实Python自打出生以来就和C语言有莫大的关联，它可以调用现有的C/C++程序，而不用做那些重复造轮子的事。使得节约了大量的重新开发的成本。许多的现有C程序代码可以用一个Python作为中枢来管理和调用，就好像这些C程序“被胶水粘住了”一样。这就是胶水特性的来源。

随着Python语言的发展，Python已经变得足够强大和健壮，在不断优化性能的过程中，胶水这一特性被逐渐弱化，因为Python已经强大到不需要依附C语言而存在。但是这一特性让然被保留了下来。那么，既然Python已经足够强大，那么还需要这一特性做什么呢？

说到底，Python是一个解释型动态脚本语言，再加上十几年没有解决的GIL锁，无论是执行效率还是并发性都是Python最大的缺点。

因此这个特性的存在给如今的Pythoner一个新的选择，那些对执行效率和并发性有着极高要求的模块，使用C来实现。使用C来辅助Python解决某些特殊情况下的性能问题，成了如今Python社区中最为普遍的方案，很多人不知道，事实上很多我们常用的库都利用了这一特性。

数据兼容层

由于Python这一特性是一个大家族，我们先来了解一下Python与C之间做的一个兼容层模块 — ctypes 模块。

了解 ctypes模块之前，我们需要先了解 ctypes 提供了哪些用于兼容的数据类型：

注：一下表格是根据Python3版本列出，区别仅仅是原生字符串类型和long整型而已

尝试共享库

什么是共享库？

其实C语言在经过编译之后不一定要生成可执行文件，可以以一种共享给其他程序调用的“共享库”的形式存在，其他程序通过调用这个共享库，就可以利用这个现有C编译过的程序了。

为了对各位新手朋友能够更加产生更加直接的帮助，我们以Windows系统为例，调用VC共享库。Windows下默认给VC共享库加上dll扩展名后缀。

我们以加载 cdecl 调用规则函数的 cdll 模块进行展示

首先，我们必须要导入 cdll 可以参考一下语句

from ctypes import cdll

然后可以直接通过对 cdll 的属性访问获得 msvcrt.dll 共享库文件的连接

libc = cdll.msvcrt

接着，我们就可以从这个共享库中获得相应的VC函数了，最常见的是printf函数（ps：不知道有没有引起一些老司机的眼泪呢？）

printf = libc.printf

既然已经拿到了一个共享库中的函数，那么我们就来牛刀小试一下吧

我们首先在IDLE里面试着运行一下

什么也没有发生！貌似被深深的欺骗了！别急，这其中自由原因。

我们先来看看，printf函数调用的结果是什么，使用print查看

看样子printf函数的返回值是输出的字节数，可是我们还有一个问题没有解决，那就是，输出在哪呢？

其实printf函数是C的函数，并不会输出到Python中来，因此要使用控制台来输出

是不是已经成功输出了？

在了解这些最基础的知识以后，我们就可以更加深入的去了解其中相关的规则，下次我们会具体介绍一些其中的规则，让你对这个库的使用更加得心应手。