php引用cdll技巧_Python用C开拓Python库

很多系统为了担保数据在系统高下游的自动校验，避免数据构造非常带来的系统稳定性问题，都会用 json 格式进行数据交互，可以采取 json-schema 来定义 json接口 ，并利用 json-schema-validator 来校验接口相应的构造的合法性。

然而系统中不同子系统的实现（编程措辞）并非总是同等，虽然各种措辞都供应了 json-schema-validator 的详细实现，但是不同措辞支持的 json-schema-validator 标准的版本并非完备同等，这会对后续的利用带来一些混乱，例如：

目前大多数措辞，例如：Java, Golang, Php, Python, Lua等都支持C/C++的扩展。
因此，可以用C/C++来为其他措辞供应统一的扩展库支持，本文便是先容怎么利用 Boost::Python 库供应 json-schema-validator 的Python支持，并先容如何利用 distutils 来编译&分发Python库。

Python调用C/C++的办法

有两种办法可以实现Python调用C/C++编写的库：

ctypesctypes加载so文件

ctype 是Python的外部函数库。
它供应了C兼容的数据类型，并许可在DLL或共享库中调用函数。

ctype 是Python封装的API函数库。
个中 cdll = <ctypes.LibraryLoader object> 是一个库加载器工具，调用 cdll.LoadLibrary 便可调用C/C++的so库。

此处不再对如何利用 ctype 模块加载so文件做过多的先容，详细可以参考其 官方文档 。

该办法是Python为整合其它措辞而供应的一种扩展机制，并且该机制不局限于C/C++，也可以用于其它措辞。
Python的可扩展性具有如下的优点：

该办法的详细利用此处也不再做过多先容，详细信息可以直接参考Python的官方文档 Building C and C++ Extensions 来理解。
接下来要讲的例子便是利用了 可以实当代码复用 的优点。

如 Building C and C++ Extensions 所示，Python供应了 Python/C++ API 用来实现Python和C++的交互。
然而，直策应用这些API来完成Python和C/C++的交互还是会存在很多重复事情的。
Boost::Python 则对 Python/C++ API 进行了抽象和包装，从而使得Python和C++的交互更加方便。

接下来我们先容我们是如何利用Boost::Python来为 nlohmann_json_schema_validator 增加Python扩展。

nlohmann_json_schema_validator is a C++ library for validating JSON documents based on a JSON Schema which itself should validate with draft-7 of JSON Schema Validation .

nlohmann json schema validator 支持产出可实行的bin文件以及可供其他项目利用的动态库。
为了可以将该扩展包装成Python扩展，我们须要天生该库的动态库。

首先根据 nlohmann json schema validator 的 编译文档 编译出 nlohmann json schema validator 的动态库。

Boost::Python封装C/C++代码

在安装Boost的时候，虽然Boost的头文件中存在Boost::Python干系的hpp文件，但是默认却没有该动态库。
因此，在利用Boost::Python之前，首先须要安装该库。

$ brew install boost-python3

然后，我们用C++编写 class json_validator_python; 来封装 nlohmann json schema validator 库，并利用Boost::Python来导出，详细如下：

// jsv_python.cpp#include <iomanip>#include <iostream>#include <nlohmann/json-schema.hpp>#include <boost/python.hpp>using namespace boost::python;class JSON_SCHEMA_VALIDATOR_API json_validator_python{private: nlohmann::json_schema::json_validator validator;public: json_validator_python() {} void set_root_schema(const std::string &json_string) { validator.set_root_schema(nlohmann::json::parse(json_string.begin(), json_string.end())); } void validate(const std::string &json_string) const { validator.validate(nlohmann::json::parse(json_string.begin(), json_string.end())); }};// json_schema_validator为module名，必需和天生的so库名一样BOOST_PYTHON_MODULE(json_schema_validator){ class_<json_validator_python, boost::noncopyable> ("json_validator_python") .def("set_root_schema", &json_validator_python::set_root_schema) .def("validate", &json_validator_python::validate) ;}

如上所示的 BOOST_PYTHON_MODULE 代码，目的是导出类及成员方法，这些导出的类和方法可以在Python中调用。

关于Boost::Python更详细的利用，可以参考其 官方文档 。

g++ --std=c++11 -fPIC -c jsv_python.cpp \-I${json-schema-validator_PATH}/src \-I${nlohmann-json_PATH} \-I${Boost_PATH}/include \-I${Python_INCLUDE_PATH}g++ --std=c++11 -shared \-L${json-schema-validator_LIB_PATH} \-L${Python_LIB_PATH} \-L${Boost_Python_LIB_PATH} \-lnlohmann_json_schema_validator \-lboost_python38 -lpython3.8 \-o json_schema_validator.so jsv_python.o

如上的指令，会天生封装之后的Python扩展： json_schema_validator.so 。

在当前目录实行如下的Python代码，可以创造，我们封装的扩展已经可以当做Python扩展来导入并利用了。

import json_schema_validator as jsvvalidator = jsv.json_validator_python()isValidator = Truetry: validator.set_root_schema('{"type":"object", "properties": {"a":{"type": "string"}}}') validator.validate('{"a":"1"}');except: isValidator = Falseprint(isValidator)利用distutils编译并分发扩展

为了利用方便，利用 Building C and C++ Extensions 先容的 distutils模块 编译Python扩展。

from distutils.core import setup, Extensionimport osos.environ["CC"] = "g++"os.environ["CXX"] = "g++"module1 = Extension('json_schema_validator', include_dirs = ['../../src', '../../', '/usr/local/Cellar/boost/1.72.0_3/include', '/usr/local/opt/python@3.8/Frameworks/Python.framework/Versions/3.8/include/python3.8'], libraries = ['boost_python38', 'python3.8', 'nlohmann_json_schema_validator'], library_dirs = ['/usr/local/opt/python@3.8/Frameworks/Python.framework/Versions/3.8/lib', '/usr/local/Cellar/boost-python3/1.72.0_1/lib', '.'], sources = ['jsv_python.cpp'], extra_compile_args=['--std=c++11'], extra_link_args=['--std=c++11'])setup (name = 'json-schema-validator', version = '1.0', description = 'json schema validator', ext_modules = [module1])

$ python3 setup.py build$ python3 setup.py install$ export LD_LIBRARY_PATH=$LD_LIBRARY_PATH:/usr/local/lib/python3.7/site-packages/json_schema_validator

然后就可以在任意位置，实行一节的测试代码啦。

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标签：Pythonvalidator