概述
Python 常被称为是胶水语言,主要原因就是其对于系统命令、各种语言的代码和程序都具有良好的调用能力。这里列举了一些在 Windows 系统中,常见的接口与调用。在 Linux 中,实现起来都非常简单直接,符合直觉。在 Windows 中,程序、代码、动态链接库的调用相对比较复杂,因此 Python 的这种能力也格外地有用。
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示例
这里举一个在开源软件中实际应用的例子,是 matplotlib 中 imread 函数调用 pillow 图像读取代码的实例。
试着引入一个包来读图像,不成功就返回空。
def pilread(fname): """try to load the image with PIL or return None""" try: from PIL import Image except ImportError: return None with Image.open(fname) as image: return pil_to_array(image)
参见 GitHub 源码。
邪恶的小技巧
# Get the version from the _version.py versioneer file. For a git checkout,# this is computed based on the number of commits since the last tag. from ._version import get_versions __version__ = str(get_versions()['version']) del get_versions
参见 GitHub 源码。
_python27 = (sys.version_info.major == 2 and sys.version_info.minor >= 7) _python34 = (sys.version_info.major == 3 and sys.version_info.minor >= 4) if not (_python27 or _python34): raise ImportError("Matplotlib requires Python 2.7 or 3.4 or later")
参见 GitHub 源码。
用 Python 调用 exe
话说有这么一个程序 cos_exe 可以求一个角度的余弦。你想调用这个程序,怎么做?
可以使用 subprosess 包(无需安装)。
文档参见:17.5. subprocess - Subprocess management - Python 3.5.4 documentation
# test_cos_exe.py import subprocess import unittest class TestCosExe(unittest.TestCase): """docstring for TestCosExe""" def test_result(self): subprocess.check_output([ '..\..\tcc.exe',str('cos_exe.c')]) result = subprocess.check_output([ str('cos_exe.exe'),str('45')]) self.assertEqual(result,b'0.70711') if __name__ == '__main__': unittest.main()
// cos_exe.c #include#include inline float to_ radians(float radians) { return radians * (M_PI / 180.0); } int main(int argc,char const *argv[]) { float angle; if (argc == 2) { /* code */ sscanf(argv[1],"%f",&angle); } else { printf("Wrong argument. Should be: " %s 45" ",argv[0]); scanf("%f",&angle); printf("%0.5f",cos(to_ radians(angle))); sleep(2000); return -1; } printf("%0.5f",cos(to_ radians(angle))); return 0; }
subprocess 可以调用一个 exe 程序,然后把标准输出和错误输出都接收回来,以字符串变量的形式存储下来。
如果程序复杂,也可以保存成文件,然后读取文件中的数据。也可以直接存成图像、声音等多媒体文件。但要注意这种使用方式会给程序带来很多额外的依赖关系,对程序的稳定性与健壮性损害较大。
示例
同样也举一个 matplotlib 中的例子。matplotlib 中对于 latex 的支持就是通过系统调用实现的。
在查看到当前目录下不存在同名 dvi 文件后,matplotlib 调用系统中的 latex 编译 tex 源文件。如果调用中出现错误,则代理输出。
if (DEBUG or not os.path.exists(dvifile) or not os.path.exists(baselinefile)): texfile = self.make_tex_preview(tex,fontsize) command = [str("latex"),"-interaction=nonstopmode",os.path.basename(texfile)] _log.debug(command) try: report = subprocess.check_output(command,cwd=self.texcache,stderr=subprocess.STDOUT) except subprocess.CalledProcessError as exc: raise RuntimeError( ('LaTeX was not able to process the following ' 'string: %s'
'Here is the full report generated by LaTeX:
%s '
'' % (repr(tex.encode('unicode_escape')),exc.output.decode("utf-8"))))
_log.debug(report)
'
'Here is the full report generated by LaTeX:
%s '
'
' % (repr(tex.encode('unicode_escape')),exc.output.decode("utf-8"))))
_log.debug(report)
'
'Here is the full report generated by LaTeX:
%s '
'
' % (repr(tex.encode('unicode_escape')),exc.output.decode("utf-8"))))
_log.debug(report)
参见 GitHub 源码。
用 Python 调用 dll
Python 调用简单的 C 语言编译的 DLL,怎么做?
可以简单地使用 ctypes 包(无需安装)。
import ctypes user32 = ctypes.windll.LoadLibrary('user32.dll') # load dll assert(user32.MessageBoxA(0,b'Ctypes is cool!',b'Ctypes',0)) # call message Box function
(示例代码来源久远,已不可考,首次使用在该文中:Some Notes on Python and PyGame)
相当简单直接。其实只需要用 dependency walker 找到 dll 文件中的函数名,就可以使用 ctypes 包直接调用。(http://dependencywalker.com/)
这里其实揭示了 dll 文件的本质,就是一组二进制代码,函数名就是代码的入口定位符号。
用 ctypes 调用 dll 需要查看 dll 本身的手册,以便了解相关函数的功能和参数。ctypes 本身只是一层接口,不提供相关功能。
示例
OpenCV 里面,使用 ctypes 调用系统调用,来获得当前进程的 exe 文件名和起始地址。
def getRunningProcessExePathByName_win32(name): from ctypes import windll,POINTER,pointer,Structure,sizeof from ctypes import c_long,c_int,c_uint,c_char,c_ubyte,c_char_p,c_void_p class PROCESSENTRY32(Structure): _fields_ = [ ( 'dwSize',c_uint ),( 'cntUsage',c_uint),( 'th32ProcessID',( 'th32DefaultHeapID',( 'th32ModuleID',( 'cntThreads',( 'th32ParentProcessID',( 'pcPriClassBase',c_long),( 'dwFlags',( 'szExeFile',c_char * 260 ),( 'th32MemoryBase',( 'th32AccessKey',c_long ) ] class MODULEENTRY32(Structure): _fields_ = [ ( 'dwSize',c_long ),( 'GlblcntUsage',( 'ProccntUsage',( 'modBaseAddr',( 'modBaseSize',( 'hModule',c_void_p ),( 'szModule',c_char * 256 ),( 'szExePath',c_char * 260 ) ] TH32CS_SNAPPROCESS = 2 TH32CS_SNAPMODULE = 0x00000008 ## CreateToolhelp32Snapshot CreateToolhelp32Snapshot= windll.kernel32.CreateToolhelp32Snapshot CreateToolhelp32Snapshot.reltype = c_long CreateToolhelp32Snapshot.argtypes = [ c_int,c_int ] ## Process32First Process32First = windll.kernel32.Process32First Process32First.argtypes = [ c_void_p,POINTER( PROCESSENTRY32 ) ] Process32First.rettype = c_int ## Process32Next Process32Next = windll.kernel32.Process32Next Process32Next.argtypes = [ c_void_p,POINTER(PROCESSENTRY32) ] Process32Next.rettype = c_int ## CloseHandle CloseHandle = windll.kernel32.CloseHandle CloseHandle.argtypes = [ c_void_p ] CloseHandle.rettype = c_int ## Module32First Module32First = windll.kernel32.Module32First Module32First.argtypes = [ c_void_p,POINTER(MODULEENTRY32) ] Module32First.rettype = c_int hProcessSnap = c_void_p(0) hProcessSnap = CreateToolhelp32Snapshot( TH32CS_SNAPPROCESS,0 ) pe32 = PROCESSENTRY32() pe32.dwSize = sizeof( PROCESSENTRY32 ) ret = Process32First( hProcessSnap,pointer( pe32 ) ) path = None while ret : if name + ".exe" == pe32.szExeFile: hModuleSnap = c_void_p(0) me32 = MODULEENTRY32() me32.dwSize = sizeof( MODULEENTRY32 ) hModuleSnap = CreateToolhelp32Snapshot( TH32CS_SNAPMODULE,pe32.th32ProcessID ) ret = Module32First( hModuleSnap,pointer(me32) ) path = me32.szExePath CloseHandle( hModuleSnap ) if path: break ret = Process32Next( hProcessSnap,pointer(pe32) ) CloseHandle( hProcessSnap ) return path
参见 GitHub 源码。
用 Python 调用 C/C++ 代码
其实 Python 基本实现就是 C 写的。`#include
cos_pyd.pyx
# distutils: language = c # distutils: sources = # distutils: include_dirs = # distutils: extra_compile_args = # distutils: extra_link_args = # distutils: libraries = cdef extern from 'math.h': double M_PI cdef extern from 'cos_exe.c': int cos_c(double alpha,double * cos_of_alpha) def cos_pyd(double alpha): cdef double cos_of_alpha cos_c(alpha,&cos_of_alpha) return cos_of_alpha
pyx 是整个调用工程的组织文件,其中面向 distutils 声明了整个项目的组织参数。包含了所需的头文件与源代码文件。更是写清了对于 Python 这个 Python 包的组织。
// source.c #include
这个 source.c 是示例的一部分,简单写清了输入输出,完成一个简单的功能。也可以拓展为多输入、多输出。
# cos_build_and_app.py from distutils.core import setup from Cython.Build import cythonize setup(ext_modules=cythonize('cos_pyd.pyx'),script_args='build_ext -i -t .'.split(' ')) import cos_pyd as c if __name__ == '__main__': result = c.cos_pyd(45) print('The cos of 45 is {0:.5f}.'.format(result))
这个 py 文件,实现了 pyd 工程的编译和调用两个步骤。
在 import 语句以前的上半部分,完成了一个 pyd 包的编译过程。编译后要保存好 pyd 文件,以后在使用的时候,需要把 pyd 放在 python 路径下。
从 import 语句开始,就是一个典型 python 包的使用方法了。通过使用 pyd 就可以直接实现各种功能。
也可以将 pyd 当作一种打包方式,打包发布供二次开发的代码。
复杂工程的调用
再复杂的工程,其实都可以用 C/C++ 封装起来,做成一个工程,然后用 Cython 编译成 pyd,都可以做成 python 包,被调用。简单的,其实可以直接用 C 打包,用 ctypes 调用。稍复杂的,再用 Cython。
用 Python 调用 Java 代码
简单的,可以使用 Jpype 包。
安装:conda install -c conda-forge jpype1
考虑到网络问题,可以从这里下载 whl:Unofficial Windows Binaries for Python Extension Packages,然后使用 pip install *.whl 安装。
使用
from jpype import * startJVM("C:/Program Files/Java/jdk1.8.0_144/jre/bin/server/jvm.dll","-ea") # Java code here # Create a java.lang.String object javaPackage = JPackage("java.lang") javaClass = javaPackage.String javaObject = javaClass("Hello,Jpype") # print the object java.lang.System.out.println(javaObject) # call String.length() and Integer.toString() methods java.lang.System.out.println("This string's length: " + javaPackage.Integer.toString(javaObject.length())) shutdownJVM()
(示例代码来源于:https://www.quora.com/Can-we-write-C-and-Java-in-Python,有修改)
复杂的,可以尝试使用 pyjnius。
用 Python 调用 MATLAB 代码
有原生工具,但本质上就是调用 matlab engine 的 dll。
安装
cd "matlabrootexternenginespython" python setup.py install
import matlab.engine eng = matlab.engine.start_matlab() tf = eng.isprime(37) print(tf) # True
具体请参考文档。
用 Python 调用 R 代码
跟调用 exe 一样,只不过这个 exe 是 Rscript。
# run_max.py import subprocess # 声明要调用的命令和参数 command = 'Rscript' path2script = 'path/to your script/max.R' # 把参数(这里是数据)放在一个列表里 args = [str(11),str(3),str(9),str(42)] # 生成要执行的命令 cmd = [command,path2script] + args # check_output 执行命令,保存结果 return_str = subprocess.check_output(cmd,universal_newlines=True) print('The maximum of the numbers is:',return_str)
(示例代码来源于:https://www.mango-solutions.com/blog/integrating-python-and-r-part-ii-executing-r-from-python-and-vice-versa,有修改)
总结
Python 的开发,是以 C/C++ 为基础的,所以针对 C/C++ 的调用最为方便。其它程序、动态链接库、代码的调用,都可以通过 EXE、DLL、C/C++ 三种渠道之一实现。Python 还是比较适合粘合各种程序与代码的。
总结
以上是编程之家为你收集整理的为什么说Python无所不能?它几乎可以调用所有语言的程序和代码!全部内容,希望文章能够帮你解决为什么说Python无所不能?它几乎可以调用所有语言的程序和代码!所遇到的程序开发问题。
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