Python 分发包含已编译动态共享库的Python包

在本文中，我们将介绍如何使用Python分发包含已编译的动态共享库的Python包。动态共享库是一种可被多个应用程序同时使用的代码库，它可以被运行时加载和链接。当我们需要使用C或C++编写高性能代码时，可以将这些代码编译成动态共享库，并通过Python包来使用它们。

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动态共享库与Python包

动态共享库

动态共享库（也称为共享对象或动态链接库）是一种二进制文件，其中包含了编译后的机器代码。与静态库不同，动态共享库可以在运行时加载和链接，而不需要将整个代码库包含在最终可执行文件中。这种方式使得多个应用程序可以共享代码库，从而减少了内存消耗和二进制文件的大小。

在大多数操作系统中，动态共享库的文件扩展名为.so（Linux和Unix系统）或.dll（Windows系统）。

Python包

Python包是一个包含Python模块、资源文件和其他必要文件的文件夹。通过将相关组件打包在一起，Python包提供了将代码结构化和组织的一种方式。它可以是一个简单的模块集合，也可以是一个复杂的软件包。

通过使用Python的标准库中的distutils或setuptools模块，我们可以方便地创建和分发Python包。这些模块提供了一些命令和函数，使得将Python代码打包成可分发的软件包变得简单易行。

分发包含动态共享库的Python包

准备工作

在开始分发包含动态共享库的Python包之前，我们需要进行一些准备工作。

首先，我们需要确保正确配置编译工具链。这包括安装适当版本的C或C++编译器，以及其他必要的构建工具。具体的安装和配置步骤会因操作系统和编译器而异。

其次，我们需要编写相应的C或C++代码，并将其编译成动态共享库。这些代码可以通过使用Cython、CFFI或手动编写C或C++的扩展模块来实现。在编写代码时，我们需要了解Python的C API，并使用适当的函数和宏来与Python解释器进行交互。

一旦我们有了动态共享库的二进制文件，我们就可以将其与Python包一起打包，并将其分发给其他用户。

使用`distutils`

在Python的标准库中，distutils模块提供了一些工具，可以帮助我们创建和分发Python包。

首先，我们需要在Python包的根目录中创建一个名为setup.py的文件。该文件包含了我们打包和分发Python包所需的元数据和指令。

以下是一个示例setup.py文件的简单示例：

from distutils.core import setup, Extension

module = Extension('mylib', sources=['mylib.c'])

setup(name='mypackage',
      version='1.0',
      description='My Python Package',
      ext_modules=[module])

这个setup.py文件定义了我们的Python包的元数据，如名称、版本和描述。它还指定了我们的动态共享库的源代码文件和要使用的扩展模块。

要打包和安装我们的Python包，我们可以执行以下命令：

python setup.py sdist

这将在当前目录中创建一个名称为dist的文件夹，并将包含我们的Python包的压缩文件放置在其中。要安装我们的Python包，我们可以使用以下命令：

pip install dist/mypackage-1.0.tar.gz

注意，这只是一个基本的示例，distutils提供了更多的功能和选项，以满足不同的需求。

使用`setuptools`

setuptools是一个功能更强大的Python包分发工具，它是对distutils的增强和扩展。通过使用setuptools，我们可以使用更简洁的语法定义我们的Python包，并使用更多的功能来定制我们的分发过程。

要使用setuptools，我们需要将setuptools模块安装到Python中。安装完成后，我们可以创建一个名为setup.py的文件，该文件类似于distutils中的文件，但语法更简洁。

以下是一个使用setuptools的示例setup.py文件：

from setuptools import setup, Extension

module = Extension('mylib', sources=['mylib.c'])

setup(name='mypackage',
      version='1.0',
      description='My Python Package',
      ext_modules=[module])

与distutils相比，我们只需要将distutils.core替换为setuptools即可。通过使用setuptools，我们可以执行更多的分发和安装操作，例如创建二进制Wheel包、自定义安装过程等。

要打包和安装我们的Python包，我们可以执行以下命令：

python setup.py sdist bdist_wheel

这将在当前目录中创建一个dist文件夹，其中包含我们的Python包的压缩文件和二进制Wheel包。要安装我们的Python包，我们可以使用以下命令：

pip install dist/mypackage-1.0.tar.gz

请注意，setuptools提供了很多其他的功能和选项，以满足更为复杂的需求。

示例

以下是一个简单的示例，展示了如何创建一个Python包，其中包含一个使用C语言编写的动态共享库的扩展模块。

首先，我们将创建一个名为mylib.c的文件，其中包含以下代码：

#include <Python.h>

static PyObject* hello(PyObject* self, PyObject* args) {
    const char* name;

    if (!PyArg_ParseTuple(args, "s", &name)) {
        return NULL;
    }

    printf("Hello, %s!\n", name);

    Py_RETURN_NONE;
}

static PyMethodDef methods[] = {
    {"hello", hello, METH_VARARGS, "Print a greeting message"},
    {NULL, NULL, 0, NULL}
};

static struct PyModuleDef module = {
    PyModuleDef_HEAD_INIT,
    "mylib",
    NULL,
    -1,
    methods
};

PyMODINIT_FUNC PyInit_mylib(void) {
    return PyModule_Create(&module);
}

这个简单的C代码定义了一个名为hello的函数，该函数接受一个字符串参数，并在控制台打印问候消息。

然后，我们将创建一个名为mylib的文件夹，并将mylib.c文件放置在其中。

接下来，我们将创建一个名为setup.py的文件，该文件定义了我们的Python包的元数据和动态共享库的源文件。

最后，我们将执行以下命令来完成打包和安装过程：

from setuptools import setup, Extension

module = Extension('mylib', sources=['mylib.c'])

setup(name='mypackage',
      version='1.0',
      description='My Python Package',
      ext_modules=[module])

通过执行以下命令来打包我们的Python包：