上篇博文是初用c/c++扩展Python，只是简单的举个例子，有兴趣的可以去上篇博文里看看那个例子的代码，代码如下：
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#includestatic PyObject *pr_isprime(PyObject *self,PyObject *args){ int n,num; if(!PyArg_ParseTuple(args,"i",&num)) return NULL; if(num<1){ return Py_BuildValue("i",0); } n=num-1; while(n>1){ if(num%n==0) return Py_BuildValue("i",0); n--; } return Py_BuildValue("i",1); } static PyMethodDef PrMethods[]={ {"isPrime",pr_isprime,METH_VARARGS,"check if an input numbe is prime or not."}, {NULL,NULL,0,NULL} }; void initpr(void){ (void) Py_InitModule("pr",PrMethods); }
这两天花时间简单的研究了一下那个代码，其中最关键的是Python.h这头文件，我们可以看看这个头文件的源代码。(用的是Python2.7.12，Ubuntu16.04 LTS，Python.h在/usr/include/python2.7/里)
为了节省篇幅，特意将源代码中注释给删掉，不便之处敬请谅解。
#ifndef Py_PYTHON_H #define Py_PYTHON_H #include "patchlevel.h" #include "pyconfig.h" #include "pymacconfig.h" #ifndef WITH_CYCLE_GC #define WITH_CYCLE_GC 1 #endif #include#ifndef UCHAR_MAX #error "Something's broken. UCHAR_MAX should be defined in limits.h." #endif #if UCHAR_MAX != 255 #error "Python's source code assumes C's unsigned char is an 8-bit type." #endif #if defined(__sgi) && defined(WITH_THREAD) && !defined(_SGI_MP_SOURCE) #define _SGI_MP_SOURCE #endif #include #ifndef NULL # error "Python.h requires that stdio.h define NULL." #endif #include #ifdef HAVE_ERRNO_H #include #endif #include #ifdef HAVE_UNISTD_H #include #endif #ifdef HAVE_STDDEF_H #include #endif #include #include "pyport.h" #ifndef DL_IMPORT /* declarations for DLL import/export */ #define DL_IMPORT(RTYPE) RTYPE #endif #ifndef DL_EXPORT /* declarations for DLL import/export */ #define DL_EXPORT(RTYPE) RTYPE #endif #if defined(Py_DEBUG) && defined(WITH_PYMALLOC) && !defined(PYMALLOC_DEBUG) #define PYMALLOC_DEBUG #endif #if defined(PYMALLOC_DEBUG) && !defined(WITH_PYMALLOC) #error "PYMALLOC_DEBUG requires WITH_PYMALLOC" #endif #include "pymath.h" #include "pymem.h" #include "object.h" #include "objimpl.h" #include "pydebug.h" #include "unicodeobject.h" #include "intobject.h" #include "boolobject.h" #include "longobject.h" #include "floatobject.h" #ifndef WITHOUT_COMPLEX #include "complexobject.h" #endif #include "rangeobject.h" #include "stringobject.h" #include "memoryobject.h" #include "bufferobject.h" #include "bytesobject.h" #include "bytearrayobject.h" #include "tupleobject.h" #include "listobject.h" #include "dictobject.h" #include "enumobject.h" #include "setobject.h" #include "methodobject.h" #include "moduleobject.h" #include "funcobject.h" #include "classobject.h" #include "fileobject.h" #include "cobject.h" #include "pycapsule.h" #include "traceback.h" #include "sliceobject.h" #include "cellobject.h" #include "iterobject.h" #include "genobject.h" #include "descrobject.h" #include "warnings.h" #include "weakrefobject.h" #include "codecs.h" #include "pyerrors.h" #include "pystate.h" #include "pyarena.h" #include "modsupport.h" #include "pythonrun.h" #include "ceval.h" #include "sysmodule.h" #include "intrcheck.h" #include "import.h" #include "abstract.h" #include "compile.h" #include "eval.h" #include "pyctype.h" #include "pystrtod.h" #include "pystrcmp.h" #include "dtoa.h" PyAPI_FUNC(PyObject*) _Py_Mangle(PyObject *p, PyObject *name); #define PyArg_GetInt(v, a) PyArg_Parse((v), "i", (a)) #define PyArg_NoArgs(v) PyArg_Parse(v, "") #define Py_CHARMASK(c) ((unsigned char)((c) & 0xff)) #include "pyfpe.h" #define Py_single_input 256 #define Py_file_input 257 #define Py_eval_input 258 #ifdef HAVE_PTH #include #endif #define PyDoc_VAR(name) static char name[] #define PyDoc_STRVAR(name,str) PyDoc_VAR(name) = PyDoc_STR(str) #ifdef WITH_DOC_STRINGS #define PyDoc_STR(str) str #else #define PyDoc_STR(str) "" #endif #endif /* !Py_PYTHON_H */
代码没几句，就是一堆头文件，而且在Python.h文件里没有找到 PyArg_ParseTuple()、Py_BuildValue()、PyMethodDef、PrMethods、METH_VARARGS、Py_InitModule这些变量或者函数。说实话，我第一看也纳闷呀，怎么Python.h文件里没有这些变量或者函数呢？所以很快就想到一定是在包含的头文件里的某些文件里，这么多，怎么找呀？我是写脚本程序找的，脚本程序很简单，在此就不贴代码了，几秒钟就找到了这些函数或者变量是在哪个文件里定义的。下面来一一介绍这几个变量或者函数吧，有不正确的地方，欢迎批评指正。
（1）PyArg_ParseTuple()
该函数定义在/usr/include/python2.7/modsupport.h里。这个文件里有一段文字解释——”Module support interface“，也就是模块支持接口，这个文件里应该就是定义了对外扩展的接口。这个函数的原型是：
PyAPI_FUNC(int) PyArg_ParseTuple(PyObject *, const char *, ...)
该函数的功能是将Python对象C/C++类型数据，如果转换失败，返回0
第一个参数：包含从Python传递到C函数的参数列表的元组对象
第二个参数：是格式参数，必须是字符串，已经预定义好了的，零个或多个“格式单位”组成。一个格式单元描述一个Python对象。比如例子中的‘i'表示将Python整数对象转换为纯C语言的 int类型。
其余参数：其余参数必须是其类型由格式字符串确定的变量的地址，可以是多个地址。上面例子用的就 是num的地址&num表示的就是num的地址，&是取值运算符
一些常见的格式参数：
"s"：将Python字符串或Unicode对象转换为C里面字符串的指针，即 Python中string o或者Unicode 对象转换为C语言里 char *
“s＃”：“s”上的这个变体存储到两个C变量中，第一个是指向字符串的指针，第二个是它的长度。在这种情况下，Python字符串可能包含嵌入的空字节。如果可以进行这种转换，Unicode对象将传回指向对象的默认编码字符串版本的指针。所有其他读缓冲区兼容对象传回对原始内部数据表示的引用。即（字符串，Unicode或任何读取缓冲区兼容对象）→[char *，int]。
“z”：像“s”，但Python对象也可以是None，在这种情况下，C指针设置为NULL。即string或None）→[char *]
“z＃”：（字符串或无或任何读缓冲区兼容对象）→[char *，int]。
“u”：将Python Unicode对象转换为C指针，指向16位Unicode（UTF-16）数据的空终止缓冲区。即（Unicode对象）→[Py_UNICODE *] 。
“u＃”：这个变量“u”存储到两个C变量中，第一个是指向Unicode数据缓冲区的指针，第二个是它的长度。（Unicode对象）→[Py_UNICODE *，int]。
“es”：“s”上的此变体用于将Unicode和可转换为Unicode的对象编码为字符缓冲区。它只适用于没有嵌入NULL字节的编码数据。变量读取一个变量并存储到两个C变量中，第一个是指向编码名称字符串（编码）的指针，第二个是指向字符缓冲区的指针的指针，即（字符串，Unicode对象或字符缓冲区兼容对象）→[const char * encoding，char ** buffer]。
“es＃”：类似”es",只是第三个指向整数的指针（* buffer_length，缓冲区长度）。编码名称必须映射到注册的编×××。如果设置为NULL，则使用默认编码。即（字符串，Unicode对象或字符缓冲区兼容对象）→[const char * encoding，char ** buffer，int * buffer_length]。
“h”：将Python整数转换为C short int，即（integer）→[short int]
“i”：将Python整数转换为纯C int。即（integer）→[int]
“l”：将Python整数转换为C long int，即（integer）→[long int]
“c”：将一个Python字符（表示为长度为1的字符串）转换为C char，即（长度为1的字符串）→[char]
“f”：将Python浮点数转换为C浮点，即（float）→[float]
“d”：将Python浮点数转换为C double，即（float）→[double]
“D”：将Python复杂数字转换为C Py_complex结构，即（复合物）→[Py_complex]
“O”：将Python对象（无任何转换）存储在C对象指针中。 C程序因此接收被传递的实际对象。对象的引用计数不增加。存储的指针不为NULL。（object）→[PyObject *]
“O!"：将Python对象存储在C对象指针。这类似于“O”，但有两个C参数：第一个是Python类型对象的地址，第二个是存储对象指针的C变量（类型PyObject *）的地址。如果Python对象没有必需的类型，则会引发TypeError。（object）→[typeobject，PyObject *]
“O＆”：通过转换器函数将Python对象转换为C变量。这需要两个参数：第一个是一个函数，第二个是C变量（任意类型）的地址，（object）→[converter，anything]
“S”：像“O”，但要求Python对象是一个字符串对象。如果对象不是字符串对象，则引发TypeError。 C变量也可以声明为PyObject *。(string）→[PyStringObject *]
“u”：像“O”，但要求Python对象是一个Unicode对象。如果对象不是Unicode对象，则引发TypeError。 C变量也可以声明为PyObject *。（Unicode字符串）→[PyUnicodeObject *]
“t＃”：类似“s＃”，但接受任何实现只读缓冲区接口的对象。 char *变量被设置为指向缓冲区的第一个字节，int被设置为缓冲区的长度。只接受单段缓冲对象;对所有其他类型引发TypeError。（只读字符缓冲区）→[char *，int]
“w”：类似于“s”，但接受实现读写缓冲器接口的任何对象。调用者必须通过其他方式确定缓冲区的长度，或者使用“w＃”。只接受单段缓冲对象;对所有其他类型引发TypeError。(读写字符缓冲区）→[char *]
“w＃”：类似“s＃”，但接受任何实现读写缓冲区接口的对象。 char *变量被设置为指向缓冲区的第一个字节，int被设置为缓冲区的长度。只接受单段缓冲对象;对所有其他类型引发TypeError。（读写字符缓冲区）→[char *，int]
“items”：对象必须是Python序列，其长度是项目中的格式单位数。 C参数必须对应于各个格式单元initem。 可以嵌套序列的格式单元。（tuple）→[matching-items]
如果对Python源码稍微有点了解的话，PyObject 、PyStringObject 、PyUnicodeObject等都是Python源码里用C语言为Python定义的类型，有兴趣的可以看看《Python源码解析》这本书，里面都有介绍。
另外还有一些其他字符在格式字符串中有意义，
“|”：表示Python参数列表中的其余参数是可选的。 对应于可选参数的C变量应该被初始化为它们的默认值 - 当没有指定可选参数时，PyArg_ParseTuple（）不触及相应的C变量的内容。
“：”：格式单元列表在这里结束; 冒号之后的字符串用作错误消息中的函数（“PyArg_ParseTuple()”引发的异常的“关联值”）。
“;”：格式单元列表在这里结束; 冒号之后的字符串用作错误消息，而不是默认错误消息。 显然，“：”和“;” 互相排斥。
（2）Py_BuildValue()
该函数也是定义在/usr/include/python2.7/modsupport.h里，原型如下：
PyAPI_FUNC(PyObject *) Py_BuildValue(const char *, ...)
它的功能与PyArg_ParseTuple()正好相反，它是将C类型的数据结构转换成Python对象。
它第一个参数是格式参数，同PyArg_ParseTuple()格式参数一样，其余参数就是一些C类型的数据咯。
看几个例子吧，对它的理解会有帮助。
Py_BuildValue("") None
Py_BuildValue("i", 123) 123
Py_BuildValue("iii", 123, 456, 789) (123, 456, 789)
Py_BuildValue("s", "hello") 'hello'
Py_BuildValue("ss", "hello", "world") ('hello', 'world')
Py_BuildValue("s#", "hello", 4) 'hell' #这个还有一个长度限制
Py_BuildValue("()") ()
Py_BuildValue("(i)", 123) (123,)
Py_BuildValue("(ii)", 123, 456) (123, 456)
Py_BuildValue("(i,i)", 123, 456) (123, 456)
Py_BuildValue("[i,i]", 123, 456) [123, 456]
Py_BuildValue("{s:i,s:i}", "abc", 123, "def", 456) {'abc': 123, 'def': 456}
Py_BuildValue("((ii)(ii)) (ii)", 1, 2, 3, 4, 5, 6) (((1, 2), (3, 4)), (5, 6))
（3）Py_InitModule()
该函数也是定义在/usr/include/python2.7/modsupport.h里，返回一个指针指向刚创建的模块对象,看名字也知道是初始化新建模块的。函数原型：
#define Py_InitModule(name, methods) \ Py_InitModule4(name, methods, (char *)NULL, (PyObject *)NULL, \ PYTHON_API_VERSION)
是宏定义，接受两个参数，第一个参数为字符串，表示模块的名称；第二个参数是一个PyMethodDef的结构体数组，表示该模块都具有哪些方法。
PyMethodDef结构体有四个字段。
* 第一个是一个字符串，表示在Python中对应的方法的名称；
* 第二个是对应的C代码的函数；
* 第三个是一个标致位，表示该Python方法是否需要参数，METH_NOARGS表示不需要参数，METH_VARARGS表示需要参数，这个参数在/usr/include/python2.7/methodobject.h有定义；
* 第四个是一个字符串，它是该方法的__doc__属性，这个不是必须的，可以为NULL。
其源代码如下：
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来访路线struct PyMethodDef {
const char *ml_name; /* The name of the built-in function/method */
PyCFunction ml_meth; /* The C function that implements it */
int ml_flags; /* Combination of METH_xxx flags, which mostly
describe the args expected by the C func */
const char *ml_doc; /* The __doc__ attribute, or NULL */
};
typedef struct PyMethodDef PyMethodDef;是在/usr/include/python2.7/methodobject.h中定义的。
PyMethodDef结构体数组最后以 {NULL, NULL, 0, NULL}结尾。（感觉好像不是必须的，但是通常都这么做那我们也这么做吧）不正之处，欢迎批评指正！
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