Python Academy · leksjon

Skrive en Python C-utvidelsesmodul

Bygg en enkel .so-utvidelse med Python/C-API-et.

Leksjon 4 av 413 trinn

Skrive en Python C-utvidelsesmodul er en gratis leksjon i Python Academy på CoddyKit. Dette er leksjon 4 av 4. Du kan lese hele leksjonen gratis nedenfor – og deretter øve praktisk i nettleseren med en innebygd kodeeditor og en AI-veileder som er tilgjengelig døgnet rundt. Den er en del av læringsløpet i Python Academy, og fremdriften din synkroniseres mellom nettet og CoddyKit-appen. Kurset i Python Academy inneholder totalt 4 leksjoner.

C-utvidelsens oppbygning

En minimal C-utvidelse består av: metodefunksjoner, en metodetabell, en moduldefinisjonsstruktur og et PyInit_-inngangspunkt.

// myext.c skeleton
#include <Python.h>

static PyObject* say_hello(PyObject* self, PyObject* args) {
    Py_RETURN_NONE;
}

static PyMethodDef methods[] = {
    {"say_hello", say_hello, METH_NOARGS, "Print hello"},
    {NULL, NULL, 0, NULL}
};

static struct PyModuleDef module = {
    PyModuleDef_HEAD_INIT, "myext", NULL, -1, methods
};

PyMODINIT_FUNC PyInit_myext(void) {
    return PyModule_Create(&module);
}

Tolke argumenter

PyArg_ParseTuple(args, "ii", &a, &b) tolker Python-argumenter til C-variabler. Formatkoder: i=int, d=double, s=char*, O=PyObject*.

static PyObject* add(PyObject* self, PyObject* args) {
    int a, b;
    if (!PyArg_ParseTuple(args, "ii", &a, &b))
        return NULL;
    return PyLong_FromLong(a + b);
}

Returnere verdier

Bygg Python-returverdier med: PyLong_FromLong, PyFloat_FromDouble, PyUnicode_FromString og Py_BuildValue.

// Return a Python tuple (int, float)
static PyObject* stats(PyObject* self, PyObject* args) {
    int n = 10;
    double avg = 5.0;
    return Py_BuildValue("(id)", n, avg);
    // Py_BuildValue format: i=int d=double s=str
}

Referansetelling

Alle PyObject* har en referansetelling. Bruk Py_INCREF/Py_DECREF forsiktig. Returverdier fra C-funksjoner gir den som kaller funksjonen eierskap (stjålne referanser).

static PyObject* make_list(PyObject* self, PyObject* args) {
    PyObject* lst = PyList_New(3);
    for (int i = 0; i < 3; i++) {
        // PyList_SET_ITEM steals the reference:
        PyList_SET_ITEM(lst, i, PyLong_FromLong(i));
    }
    return lst;   // caller owns the list
}

Heve unntak

Bruk PyErr_SetString(PyExc_ValueError, "msg") for å heve et Python-unntak fra C, og returner NULL etterpå.

static PyObject* safe_div(PyObject* self, PyObject* args) {
    int a, b;
    if (!PyArg_ParseTuple(args, "ii", &a, &b)) return NULL;
    if (b == 0) {
        PyErr_SetString(PyExc_ZeroDivisionError, "division by zero");
        return NULL;
    }
    return PyLong_FromLong(a / b);
}

setup.py for C-utvidelser

Bruk setuptools.Extension til å deklarere C-kildefilene. Bygg med python setup.py build_ext --inplace.

# setup.py
from setuptools import setup, Extension

setup(
    name="myext",
    ext_modules=[
        Extension(
            "myext",
            sources=["myext.c"],
            extra_compile_args=["-O2"],
        )
    ]
)
# python setup.py build_ext --inplace
# import myext; myext.add(3, 4)

Bruke den bygde utvidelsen

Når den er bygd, importerer De utvidelsen som enhver annen Python-modul. Python finner den ved å lete etter myext.so eller .pyd på Windows.

# After: python setup.py build_ext --inplace
import myext
print(myext.add(3, 4))        # 7
print(myext.safe_div(10, 2))  # 5
# myext.safe_div(1, 0)         # ZeroDivisionError

Nøkkelordargumenter

Bruk PyArg_ParseTupleAndKeywords sammen med en nøkkelordliste for å støtte nøkkelordargumenter i C-funksjoner.

static char* kwargs[] = {"x", "y", NULL};

static PyObject* hypot_c(PyObject* self,
                          PyObject* args,
                          PyObject* kw) {
    double x, y;
    if (!PyArg_ParseTupleAndKeywords(args, kw, "dd",
                                     kwargs, &x, &y))
        return NULL;
    return PyFloat_FromDouble(sqrt(x*x + y*y));
}

Modulkonstanter

Legg til heltalls- eller strengkonstanter i modulen i PyInit_ ved hjelp av PyModule_AddIntConstant.

PyMODINIT_FUNC PyInit_myext(void) {
    PyObject* m = PyModule_Create(&module);
    if (!m) return NULL;
    PyModule_AddIntConstant(m, "VERSION", 1);
    PyModule_AddStringConstant(m, "AUTHOR", "Alice");
    return m;
}

Frigi GIL

Pakk inn rent C-arbeid med Py_BEGIN_ALLOW_THREADS / Py_END_ALLOW_THREADS for å la andre Python-tråder kjøre mens C-koden utføres.

static PyObject* heavy(PyObject* self, PyObject* args) {
    long n;
    if (!PyArg_ParseTuple(args, "l", &n)) return NULL;
    long result;
    Py_BEGIN_ALLOW_THREADS
        result = slow_c_computation(n);  // GIL released
    Py_END_ALLOW_THREADS
    return PyLong_FromLong(result);
}

Teste utvidelsen

Test C-utvidelser gjennom Python-grensesnittet deres med pytest. Ingen spesielle C-testverktøy kreves.

# test_myext.py
import pytest
import myext

def test_add(): assert myext.add(3, 4) == 7
def test_zero_div():
    with pytest.raises(ZeroDivisionError):
        myext.safe_div(1, 0)

Hurtigsjekk

Hva må en C-utvidelsesfunksjon returnere for å signalisere at et Python-unntak er satt?

Besvar den i den interaktive leksjonen

Oppsummering

En C-utvidelse trenger: metodefunksjoner (tolker argumenter, returnerer PyObject*), en metodetabell, en moduldefinisjonsstruktur og PyInit_name(). Hev unntak ved å sette dem med PyErr_SetString og returnere NULL. Frigi GIL for rent C-arbeid.

Gratis å komme i gang

Lær deg Python med en AI-veileder – gratis

Skriv og kjør ekte kode i nettleseren, få umiddelbar hjelp fra en AI-veileder som er tilgjengelig døgnet rundt, og fortsett der du slapp – på nettet eller i appen.

Kurs: 76
Leksjoner: 320

Start læringen gratis Se hele kurset

Ofte stilte spørsmål

Er leksjonen «Skrive en Python C-utvidelsesmodul» gratis?

Ja – hele teksten i «Skrive en Python C-utvidelsesmodul» er gratis å lese her på nettet. For å øve interaktivt med en innebygd kodeeditor og en AI-veileder som er tilgjengelig døgnet rundt, og for å låse opp resten av Python Academy-kurset, kan du oppgradere til CoddyKit PRO. Kurset i Python Academy inneholder totalt 4 leksjoner.

Hva lærer jeg i «Skrive en Python C-utvidelsesmodul»?

Bygg en enkel .so-utvidelse med Python/C-API-et. Du øver på Python Academy med praktisk kode som du kjører direkte i nettleseren, mens en AI-veileder som er tilgjengelig døgnet rundt, svarer på spørsmålene dine mens du jobber deg gjennom leksjonen.

Trenger jeg erfaring for å begynne med Python Academy?

Ingen tidligere erfaring er nødvendig. Python Academy på CoddyKit er lagt opp for både nybegynnere og viderekomne, så De kan begynne her eller helt fra start og lære i Deres eget tempo. Dette er leksjon 4 av 4.

Hvor lang tid tar leksjonen «Skrive en Python C-utvidelsesmodul»?

De fleste CoddyKit-leksjoner tar omtrent 5–10 minutter. Hver leksjon er kort og interaktiv, slik at De gjør jevne fremskritt og kan fortsette akkurat der De slapp – både på nettet og i appen.

Kan jeg skrive og kjøre kode i denne Python Academy-leksjonen?

Ja. Alle Python Academy-leksjoner har en innebygd kodeeditor, slik at De kan skrive og kjøre ekte kode direkte i nettleseren og få umiddelbar tilbakemelding fra AI – uten lokal konfigurering.

Alle leksjonene i dette kurset

Hvorfor C-utvidelser? Bruksområder og avveininger
ctypes: Kalle C-biblioteker fra Python
cffi: C Foreign Function Interface
Skrive en Python C-utvidelsesmodul

← Tilbake til Python Academy