具有多个函数的 Python C 扩展

Question

我目前正在学习如何为 Python 创建 C 扩展，以便我可以调用 C/C++ 代码。我一直在用几个例子自学。我从 this guide 开始这对启动和运行非常有帮助。我在网上找到的所有指南和示例仅提供定义了单个函数的 C 代码。我计划从 Python 访问具有多个函数的 C++ 库，因此我决定学习的下一个合乎逻辑的步骤是向示例添加更多函数。

但是，当我这样做时，只有扩展中的第一个函数可以从 Python 访问。这是我为自己制作的示例(供我在 Ubuntu 21 上工作的引用):

C代码(有两个函数:func1和func2，其中func1还依赖于func2)和头文件:

//func1.cpp

extern "C"

#include "func1.h"

double func1(double x, double y, double z) {
    return x*x + y*y + z*z*z + func2(x,y,z);
}

double func2(double x, double y, double z) {
    return x*y*z;
}

//func1.h

double func1(double x, double y, double z);
double func2(double x, double y, double z);

然后使用 python setup.py build 运行 Python 扩展设置:

#setup.py

from setuptools import setup, Extension

setup(
    ext_modules=[Extension('func1', sources=['func1.cpp'], include_dirs=['func1.h'])]
)

最后是使用 python example.py 运行的使用扩展的 Python 脚本:

#example.py

import ctypes
import numpy
import glob


libfile = glob.glob('build/*/func1*.so')[0]

lib = ctypes.CDLL(libfile)
func1 = lib.func1
func2 = lib.func2

func1.restype = ctypes.c_double
func1.argtypes = [ctypes.c_double, ctypes.c_double, ctypes.c_double]

func2.restype = ctypes.c_double
func2.argtypes = [ctypes.c_double, ctypes.c_double, ctypes.c_double]


print( func1(2,3,4) )
print( func2(2,3,4) )

当我执行此示例时，python setup.py build 编译正常。但是，当我使用 python example.py 运行示例文件时，我得到以下错误和回溯:

Traceback (most recent call last):
  File "~/Desktop/c_extension_example/example.py", line 12, in <module>
    func2 = lib.func2
  File "/usr/lib/python3.9/ctypes/__init__.py", line 387, in __getattr__
    func = self.__getitem__(name)
  File "/usr/lib/python3.9/ctypes/__init__.py", line 392, in __getitem__
    func = self._FuncPtr((name_or_ordinal, self))
AttributeError: build/lib.linux-x86_64-3.9/func1.cpython-39-x86_64-linux-gnu.so: undefined symbol: func2

这表明函数 func2 无法通过扩展访问。但是，如果我在 example.py 中删除对 func2 的引用，那么一切都会正常运行，并且我从 func1 得到正确的结果。

这对我来说很有趣，因为 func1 依赖于 func2，但我不能直接访问 func2。如何更改此示例，以便我也可以访问 func2？我是否需要为我想要访问的每个功能制作一个单独的文件和扩展名？如果我想对大型 C 库进行扩展，那会有点麻烦。

非常感谢任何帮助!

谢谢!

Answer 1

使 export "C" 包含这两个函数:

#include "func1.h"

extern "C" {

double func1(double x, double y, double z) {
    return x*x + y*y + z*z*z + func2(x,y,z);
}

double func2(double x, double y, double z) {
    return x*y*z;
}

}

extern "C" {

double func1(double x, double y, double z);
double func2(double x, double y, double z);

}

没有大括号，extern "C" 仅应用于下一个声明，即 double func1(double x, double y, double z);。