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linux中使用boost.python調用c++動態庫的方法

2024-09-05 23:05:20
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來源:轉載
供稿:網友

前言

最近開始使用 robot framework 測試c++的動態庫,robot framework 是跑在 windows 上面,c++動態庫是跑在遠程linux主機上面。測試辦法是讓 robot framework 通過 SSHLIbrary 庫執行遠程機器上面的 python 腳本,python 腳本調用 C++ 動態庫。所以現在要解決的是如何讓python調用c++動態庫。

python調用c++動態庫的兩種辦法

在上網查資料和咨詢同事之后,得到兩種辦法:第一種將C++動態庫封裝成C接口,讓python調用C語言接口。由于python只能調用C接口,無法直接調用C++接口,所以需要一層封裝。封裝辦法:使用extern “C”聲明方式,在C++的接口之上,封裝一層C語言接口。這種辦法經過嘗試,發現純C調用可行,但是python調用不可行,下面會具體講解原因。第二種辦法是使用c++的boost庫,生成供python調用的接口,經測試可行,但是過程很曲折,下文會具體講解遇到的問題和解決辦法。

理解extern “C”的本質

在講述第一種辦法之前,先簡單介紹一下extern “C”方式的作用。具體講解可以參考這篇博客,講的很詳細,推薦閱讀。舉一個例子,在c語言中,有一個函數

int add(int a,int b);

如果使用gcc編譯器,那么編譯生成的名字就叫 add,但是如果使用 g++編譯器,可能編譯生成的名字就叫類似于ABaddCD這樣的,這里面包含了函數名、入參個數、類型、返回值。所以,如果c++中還定義了一個重載的

float add(float a,float b);

可能編譯生成的名字就叫類似于 EFaddGH這樣的,同樣包含了函數名、入參、返回值等信息,所以c++可以重載。試想一下,如果使用gcc編譯器,那么都叫add,就無法區分哪個函數了,所以無法重載。那么,extern “C”的作用,就是告訴g++編譯器,將 int add(int a,int b)編譯成 add,而不是編譯成 ABaddCD,因為 add 才能被 C 語言識別,ABaddCD無法被C語言識別,C語言會認為 add是'undefined symbol'。所以,從這里我們也可以看出,extern “C”只能用于 c++代碼,另外,對于存在重載的c++函數,需要寫兩個不一樣的函數分別調用,保證名字不重復。

python使用extern “C”方式調用c++動態庫

知道了extern “C”的本質之后,我們就按照這個方法進行封裝。我是直接拿著c++動態庫的源碼,在源碼之上封裝一層C接口,然后生成動態庫。假設將 add 函數封裝成 addc,C++動態庫叫做A,封裝一層C接口之后生成的動態庫叫做B。如果寫一個test.c的測試代碼,使用純C代碼檢驗動態庫B,調用addc函數,結果是可行的,成功的。但是使用python檢驗動態庫B,調用addc函數,發現會報這樣的錯誤:

AttributeError: B.so: undefined symbol: add

就是說依然不識別add函數。使用

nm B.so | grep add 

能夠得到

addc 
ABaddCD

這樣的結果,第一個 addc 肯定是可以被 python 識別的,第二個 ABaddCD,是g++編譯生成的名字,無法被python調用。我這只是舉一個自己的例子,我自己的C++動態庫的源碼可能寫的比較復雜,無法被python 成功調用,網上還有很多例子,說的是可以被成功調用。所以讀者可以自行試驗,如果能夠成功調用,自然是最好的。因為接下來要介紹的使用 boost.python的方式比較曲折。

python使用 boost.python 調用c++動態庫

解決c++動態庫依賴的其他的第三方庫

由于我的動態庫依賴了其他第三方的庫文件,比如openssl,uuid,libevent,pthread,所以,不管是使用哪種辦法調用c++動態庫,都需要python加載這些動態庫,具體python代碼如下:

from ctypes import *ctypes.CDLL("libssl.so", mode=ctypes.RTLD_GLOBAL) ctypes.CDLL("libcrypto.so", mode=ctypes.RTLD_GLOBAL) ctypes.CDLL("libuuid.so", mode=ctypes.RTLD_GLOBAL) ctypes.CDLL("/usr/lib64/libevent.so", mode=ctypes.RTLD_GLOBAL) #ctypes.CDLL("/usr/lib64/libpthread.so.0", mode=ctypes.RTLD_GLOBAL)

有一些可以默認加載,比如 libpthread.so,我們不需要加載,其他的則需要手動加載,像 libssl.so,libuuid.so,都在 /usr/lib64/目錄下,可以不加路徑,但是libevent庫也是/usr/lib64目錄下,且在 /usr/lib/目錄下也有,又必須加路徑。所以,如果編譯不通過,就使用 whereis libevent.so 查看在哪個目錄,然后加上絕對路徑。有時候加上絕對路徑依然不對,比如libpthread.so,加上絕對路徑之后還是報錯

'OSError: /usr/lib64/libpthread.so: invalid ELF header' 

這意味著版本號不對,找到 libpthread.so 鏈接的版本號,加上 .0 版本號,則不會報錯。

c++代碼配置boost環境

在c++動態庫所在的centos6.6機器上面,我參考: ubuntu下python調用C/C++方法之動態鏈接庫配置和試驗boost。參考:利用Boost.Python實現Python C/C++混合編程實現python定義c++的函數重載。配置環境時,我使用的命令是:yum install boost*, yum install python-devel,參考這兩篇文章實現boost,基本上都能通過,遇到的問題,里面也有。另外我也遇到其他問題,在Stack Overflow上面找到解決辦法,我下面就直接貼一下結果:

新建一個 test.cpp,在這個cpp里面我們要定義 python可用的函數。

在 test.cpp 代碼中,包含以下代碼:

// 需要包含boost的頭文件#include <boost/python.hpp> #include <boost/python/module.hpp> #include <boost/python/def.hpp>//重載函數的實現,在我的 c++代碼中,LOGIN 函數、Synchronize_Request函數、Notify函數都有三個重載函數,下面我只用到了其中一個LOGIN函數,一個Synchronize_Request函數,2個Notify函數,比如下面的fun3和fun4,就是兩個不同的notify。//只有存在重載的函數才需要像這樣定義 fun1,fun2,fun3,fun4,不存在重載的函數,可以直接寫名字int (*fun1)(const int server_type, const int request_no, std::string& login_result) = &LOGIN;int (*fun2)(const int server_type, const int request_no,std::string& recv_answer) = &Synchronize_Request; int (*fun3)(const int server_type, unsigned int timeout_ms, unsigned int sesscare ) = &Notify;int (*fun4)(void) = &Notify;// add 函數重載舉例int (*fun5)(int a,int b) = &add; BOOST_PYTHON_MODULE( libB ) //python模塊,libB的名字要與 .so 的名字一致 {  using namespace boost::python; //Initialize 函數沒有重載,直接使用即可,不需要像上面一樣定義出 fun1  def("Initialize",Initialize); //Uninitialize 函數沒有重載,直接使用即可  def("Uninitialize",Uninitialize);  def("LOGIN",fun1);  def("Synchronize_Request",fun2);  def("Notify",fun3);  def("Notify2",fun4);  def("add",fun5);  // python 可以調用以上def定義的函數 }

Makefile 使用的命令是:

%.o : %.cpp g++ -g -lssl -fPIC -levent -lcrypto -luuid -lpthread -lrt -lboost/_filesystem -lboost/_system -lboost_python -lpython -I/usr/include/python2.7 -o $@ -c $<

生成B.so的命令是:

g++ -shared -Wl,-soname,libB.so -o libB.so *.o -lpython -lboost_python

python腳本中則需要引入該動態庫

import libBprint libB.add(10,20)

按照上面的命令進行編寫、編譯,就能規避我踩過的坑。注意 -lpython 的位置,不要放在前面。 如果沒有實現重載的定義,而是直接使用 def("LOGIN",LOGIN); 則會報如下的錯誤 error: no matching function for call to ‘def(const char [15], <unresolved overloaded function type>)' def("LOGIN",LOGIN); 綜上是我花了一整天時間研究的成果,如有錯漏,還請讀者指出,謝謝。

補充:當采用boost.python的方式調用c++動態庫的時候,我無法處理引用類型,比如 string& recv_answer 用來接收返回結果,被識別為 string{lvalue},而我的python傳入的是 string 類型,無法匹配。所以我就手動將 string& recv_answer的string類型的引用,改寫成 char * recv_answer_c 格式,就是改成 C 語言的風格,然后用下面的方式傳入 recv_answer_c 這個參數用來接收結果。

#采用 bytes 的方式,為變量預先分配空間,保證不會段錯誤temp = bytearray(1000)recv_answer_c= bytes(temp)

總結:

以上就是這篇文章的全部內容了,希望本文的內容對大家的學習或者工作具有一定的參考學習價值,如果有疑問大家可以留言交流,謝謝大家對VEVB武林網的支持。


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