厉害了，Python也能使用动态链接库

1. Python中的动态链接库

动态链接库，通常也被称为共享库， 是一种可重定位的目标文件，可以在程序运行时动态地加载入内存并链接到执行文件中，以实现代码共享的目的。

在Python中，有两种常见的动态链接库类型：C语言编写的动态链接库和Python编写的扩展模块。

2. C语言编写的动态链接库

C语言编写的动态链接库，通常以.c文件的形式存在，并且需要使用GCC等编译器进行编译和生成动态链接库文件。

在Python中，我们可以使用ctypes模块来调用C语言编写的动态链接库。

以调用动态链接库中的函数为例，假设我们已经编写好了一个动态链接库文件libexample.so，其中包含一个名为add的函数，我们可以使用ctypes模块中的cdll函数加载该动态链接库，并获取add函数的引用，最后调用该函数。

import ctypes
# 加载动态链接库
lib = ctypes.cdll.LoadLibrary('libexample.so')
# 获取add函数引用
add = lib.add
# 设置参数和返回值类型
add.argtypes = [ctypes.c_int, ctypes.c_int]
add.restype = ctypes.c_int
# 调用add函数
result = add(1, 2)

2.1 C语言编写的动态链接库示例

下面是一个简单的C语言编写的动态链接库示例，该库包含有一个add函数，用于计算两个整数之和。

// example.c
int add(int a, int b)
{
    return a + b;
}

在Linux系统中，我们可以使用以下命令编译并生成名为libexample.so的动态链接库文件：

gcc -shared -o libexample.so example.c

3. Python编写的扩展模块

Python编写的扩展模块，通常以.c文件的形式存在，并且需要使用Python提供的API进行编写和生成扩展模块。

在Python中，我们可以使用distutils模块来编译和生成扩展模块。

以编写一个名为example的扩展模块为例，我们需要完成以下操作：

编写example.c文件

  #include <Python.h>
  static PyObject* example_add(PyObject* self, PyObject* args)
  {
      int a, b;
      if (!PyArg_ParseTuple(args, "ii", &a, &b))
          return NULL;
      return Py_BuildValue("i", a + b);
  }
  static PyMethodDef example_methods[] =
  {
      {"add", example_add, METH_VARARGS, "Add two integers."},
      {NULL, NULL, 0, NULL},
  };
  static struct PyModuleDef example_module =
  {
      PyModuleDef_HEAD_INIT,
      "example",
      "Example module",
      -1,
      example_methods
  };
  PyMODINIT_FUNC PyInit_example(void)
  {
      return PyModule_Create(&example_module);
  }
  

使用distutils模块进行编译和生成扩展模块

python3 setup.py build_ext --inplace

在Python中导入和使用扩展模块

  import example
  result = example.add(1, 2)
  

3.1 Python编写的扩展模块示例

下面是一个使用Python编写的扩展模块示例，该模块包含有一个add函数，用于计算两个整数之和。

// example.c
#include <Python.h>
static PyObject* example_add(PyObject* self, PyObject* args)
{
    int a, b;
    if (!PyArg_ParseTuple(args, "ii", &a, &b))
        return NULL;
    return Py_BuildValue("i", a + b);
}
static PyMethodDef example_methods[] =
{
    {"add", example_add, METH_VARARGS, "Add two integers."},
    {NULL, NULL, 0, NULL},
};
static struct PyModuleDef example_module =
{
    PyModuleDef_HEAD_INIT,
    "example",
    "Example module",
    -1,
    example_methods
};
PyMODINIT_FUNC PyInit_example(void)
{
    return PyModule_Create(&example_module);
}

在Linux系统中，我们可以使用以下命令编译并生成名为example.cpython-36m-x86_64-linux-gnu.so的扩展模块文件：

python3 setup.py build_ext --inplace

在Python中，我们可以使用以下代码导入和使用该扩展模块：

import example
result = example.add(1, 2)

4. 示例代码

下面是一个完整的示例代码，该代码调用了一个名为libm.so.6的动态链接库文件，并使用temperature=0.6生成了随机数序列：

import ctypes
import os
import random
# 加载动态链接库
lib = ctypes.CDLL('libm.so.6')
# 定义erf函数的参数和返回值类型
lib.erf.argtypes = [ctypes.c_double]
lib.erf.restype = ctypes.c_double
# 使用temperature=0.6生成随机数序列
data = [random.gauss(0, 1) / lib.erf(0.6) for _ in range(10)]
print(data)

运行以上代码，输出的结果如下：

[0.6655982192676683, -0.13178468481340735, 0.2840337156677862, -0.013910715234765947, -0.33442202457044864, 0.14045787729467512, -0.634547976550761, -1.3013070440773536, -0.5478274569692948, -0.19485650825370867]

5. 总结

Python可以使用动态链接库来扩展其功能，通过调用C语言编写的动态链接库或使用Python编写的扩展模块，可以在Python中直接调用动态链接库中的函数或扩展模块中的方法，从而实现代码共享和功能扩展的目的。