SWIG入门7： 如何用Python封装C语言的字符串处理函数

2019年4月15日 185次阅读 来源: python入门

在C语言中，字符串处理是每天都要面对的问题。我们都知道C语言中其实并没有一种原生的字符串类型，‘字符串’在C语言里只是一种特殊的以’\0’结尾的字符数组。因此，如何将C语言与更高层次的Python语言在‘字符串’处理这个问题上对接是一个有难度的问题。所幸有swig这种强大的工具。

如何封装一个函数，它修改参数字符串的内容

假如有这样一个C语言的函数，

<!-- lang: cpp -->
void FillZero(char* pc,size_t * piLen)
{
    size_t i=0;
    while(i++<*piLen/2 )
        *pc++ = '0';
    *pc = 0;
    *piLen = i+1;
}

这个函数的功能是把字符串变成n个0。不过我们更关注函数的形式。这样的函数，表面上看char* pc是函数的参数，可是实际上它才是函数的返回值和执行的结果。piLen这个参数既是pc的最大长度，也是新的字符串的长度。我们直接用python封装，看看运行结果。

<!-- lang: python -->
Type "help", "copyright", "credits" or "license" for more information.
>>> import cchar
>>> s='123456'
>>> cchar.FillZero(s,6)
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
TypeError: in method 'FillZero', argument 2 of type 'size_t *'

结果差强人意，不是我们想要得到的结果。函数的第二个参数为size_t* 我们很难用python来表示，而且python中也不存在既是输入，也是输出的参数。

swig有一个标准库，其中有一个cstring.i文件就是用来解决C语言字符串类型的问题。

我们在.i文件中加入这样几行

<!-- lang: cpp -->
%include "cstring.i"
%cstring_output_withsize(char* pc,size_t* pi)
void FillZero(char* pc, size_t* pi);

然后运行看结果

<!-- lang: python -->
Type "help", "copyright", "credits" or "license" for more information.
>>> import cchar
>>> cchar.FillZero(10)
'00000\x00'
>>> s=cchar.FillZero(10)
>>> print s
00000

我们看函数的变化。首先在python里， FillZero变成了只有一个参数的函数。然后函数的返回值变成了一个字符串。其实cstring_output_size其实是一个宏，通过这个宏的定义改变了函数的形式，直接在Python中得到我们想要的结果。

其实类似cstring_output_size的宏还有好几个，我列举一下:

  • cstring_output_allocate(char **s,free(*$1)); 第一个参数是指向字符串地址的指针，第二个参数为释放空间的方法。 大家考虑这一下这样的函数：

    <!– lang: cpp –>

    void foo(char* & s) { s = (char*)malloc(10); memcpy(s,”123456789″,9); }

s这个参数表面上看是输入，实际上是函数真正的输出。 函数中真正改变的东西是char*&s指向的字符串的值。而且char*&这个类型, python或者其他脚本语言里应该都没有对应的类型。那么我们用cstring_output_allocate将这个函数转换成另外一个形式的python或者其他脚本语言的函数。转换后的函数其实是这样的，以python为例str foo()。

<!-- lang: cpp -->
%module a
%include "cstring.i"
%{
void foo(char*& s);        
%}
%cstring_output_allocate(char *&s, free(*$1));
void foo(char *&s);


在python中的调用：


<!-- lang: python -->
>>> import a
>>> a.foo()
'123456789'
>>>

  • cstring_output_maxsize(char *path, int maxpath); 第一个参数也是可以改变的字符串首地址，第二个参数为字符串的最大长度。在Python中调用的时候，只有maxpath这个参数，返回字符串。

  • cstring_output_allocate(char **s, free(*$1)); 第一个参数为指向字符串首地址的指针，第二个参数为释放指针的方法。这个宏主要是封装一种直接在函数内部malloc空间的函数。在Python中调用时没有参数，直接返回字符串。

  • cstring_output_allocate_size(char **s, int slen, free($1)); 这个相当于前面两个函数的组合。在函数内部malloc空间，然后将字符串长度通过slen返回。其实在调用的时候非常简单，没有参数，直接返回字符串。

如何处理c++的std::string

std::string是C++标准类库STL中常见的类。在平时工作中大家肯定是没少用。在python中如何封装std::string? swig提供了标准库

例如函数:

<!-- lang: cpp -->
string Repeat(const string& s)
 {
 return s+s; 
 }

只要在swig中加入这样几行：

<!-- lang: cpp -->
%include "std_string.i"  
using namespace std;
string Repeat(const string& s);

运行结果：

<!-- lang: python -->
Python 2.6.6 (r266:84292, Dec 27 2010, 00:02:40) 
[GCC 4.4.5] on linux2
Type "help", "copyright", "credits" or "license" for more information.
>>> import cchar
>>> cchar.Repeat('123')
'123123'

使用起来很方便，但需要注意的是，假如函数的参数的内容是可以被修改，就不能用这种方式封装。 例如:

<!-- lang: cpp -->
void repeat(string s)
{
    s+=s;   
}

这样的函数直接使用 ‘std_string.i’ 就是无效的。遇到这种函数，只能用C语言封装成 void repeat(chars, int maxsize), 再用swig调用 ‘cstring_output_withsize’ 这个宏再封装一次了。

本文代码可以从此下载： https://dl.dropbox.com/u/35106490/swig7.tgz

    原文作者：python入门
    原文地址: https://my.oschina.net/costaxu/blog/88260?p=1
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