swig-python

1. SWIG介绍(来自于wiki)

SWIG (Simplified Wrapper and Interface Generator) is anopen source software tool used to connectcomputer programs or libraries written in C or C++ with scripting languages such as Lua, Perl, PHP, Python, R,Ruby, Tcl, and other languages likeC#, Java, Go, Modula-3,OCaml, Octave, and Scheme. Output can also be in the form of XML or Lisp S-expressions.

2.SWIG的安装

2.1 下载地址: http://www.swig.org/download.html

2.2 将下载的文件如swig-2.0.8.tar.gz解压

2.3 进入swig-2.0.8目录,执行一下命令

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1. ./configure --prefix=/usr/program/swig/ #或者其他安装目录  
2. make  
3. make install  

在./configure 时遇到Cannot find pcre-config script from PCRE (Perl Compatible Regular Expressions)的错误，使用

./configure --prefix=/usr/progam/swig --without-pcre, 因为我使用swig的目的是python

3.SWIG的使用

SWIG支持多种语言（脚本），这里介绍python的一个例子，这个例子是使用c语言模拟位数组，然后交由python扩展

最后有一个使用c扩展python和直接使用python的效率比较

1. 编写c文件

[cpp]  view plain copy

1. //Bit.h  
2. #ifndef BIT_H  
3. #define BIT_H  
4.   
5. //create: 2012-10-19  
6. //version: 1.0  
7. #define CHAR_LENGTH sizeof(unsigned char)   
8.   
9. //Bit模拟位操作  
10. typedef struct  
11. {  
12.     unsigned char *pArray;//指向一个字符型数组，用以存储bit位  
13.     unsigned long length;//记录pArray的长度, 字符个数  
14.     unsigned long used;//记录用户使用的bit位  
15. }Bit;  
16.   
17. //创建Bit对象  
18. //@len: 初始化bit位数  
19. //@return: 返回一个指向Bit对象的指针, 该指针需要使用freeBit销毁  
20. Bit* createBit(unsigned long len);  
21.   
22. //设置bit位  
23. //@pb:指向Bit的一个对象, 如果为NULL, 返回1  
24. //@index: 需要设置的bit位, 范围应当是 (0~used)  
25. //@value: bit位的值, (0,1)  
26. //@return: 成功返回0, 如果出现pb==NULL, index out of range, value!=0 and value!=1, 返回1  
27. int setBit(Bit *pb,unsigned long index, int value);  
28.   
29. //获取bit位  
30. //@pb:指向Bit的一个对象, 如果为NULL, 返回1  
31. //@index: 需要设置的bit位, 范围应当是 (0~used)  
32. //@return: 成功返回0, 如果出现pb==NULL, index out of range, 返回1  
33. int getBit(Bit *pb,unsigned long index);  
34.   
35. //返回使用的长度  
36. //@pb: 如果pb==NULL, return -1  
37. int bitLength(Bit *pb);  
38.   
39. //销毁Bit对象  
40. void freeBit(Bit *pb);  
41. #endif  

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1. //Bit.c  
2. #include "Bit.h"  
3. #include <stdio.h>  
4. #include <stdlib.h>  
5. #include <limits.h>  
6.   
7. //创建Bit对象  
8. //@len: 初始化bit位数, len>=0  
9. //@return: 返回一个指向Bit对象的指针, 该指针需要使用freeBit销毁  
10. Bit* createBit(unsigned long len)  
11. {  
12.     if(len<0)  
13.         return NULL;  
14.   
15.     Bit *pb=(Bit*)malloc(sizeof(Bit));  
16.     if(len>0)  
17.     {  
18.         pb->length=(len-1)/CHAR_LENGTH+1;  
19.         pb->pArray=(char*)malloc(sizeof(char)*pb->length);  
20.         pb->used=len;  
21.     }else  
22.     {  
23.         pb->length=0;  
24.         pb->pArray=NULL;  
25.         pb->used=len;  
26.     }  
27.     return pb;  
28. }  
29.   
30. //设置bit位  
31. //@pb:指向Bit的一个对象, 如果为NULL, 返回1  
32. //@index: 需要设置的bit位, 范围应当是 [0~used)  
33. //@value: bit位的值, (0,1)  
34. //@return: 成功返回0, 如果出现pb==NULL, index out of range, value!=0 and value!=1, 返回1  
35. int setBit(Bit *pb,unsigned long index, int value)  
36. {  
37.     if(pb==NULL || pb->pArray==NULL || index<0 || index>=pb->used || (value!=0 && value!=1))  
38.         return 1;  
39.   
40.     unsigned long a=index/CHAR_LENGTH;  
41.     unsigned long b=index%CHAR_LENGTH;  
42.     if(value==0)  
43.     {  
44.         pb->pArray[a]&=(UCHAR_MAX^(1<<b));  
45.         //printf("%d\n",pb->pArray[a]);  
46.     }else  
47.     {  
48.         pb->pArray[a]|=(1<<b);  
49.         //printf("%d\n",pb->pArray[a]);  
50.     }  
51.     return 0;  
52. }  
53.   
54. //获取bit位  
55. //@pb:指向Bit的一个对象, 如果为NULL, 返回1  
56. //@index: 需要设置的bit位, 范围应当是 [0~used)  
57. //@return: 成功返回0, 如果出现pb==NULL, index out of range, 返回1  
58. int getBit(Bit *pb,unsigned long index)  
59. {  
60.     if(pb==NULL || pb->pArray==NULL || index<0 || index>=pb->used)  
61.         return 1;  
62.     unsigned long a=index/CHAR_LENGTH;  
63.     unsigned long b=index%CHAR_LENGTH;  
64.     //printf("%d\n",pb->pArray[a]&(1<<b));  
65.     if((pb->pArray[a]&(1<<b))==0)  
66.         return 0;  
67.     else  
68.         return 1;  
69. }  
70.   
71. //返回使用的长度  
72. //@pb: 如果pb==NULL, return -1  
73. int bitLength(Bit *pb)  
74. {  
75.     if(pb==NULL || pb->pArray==NULL)  
76.         return -1;  
77.     return pb->used;  
78. }  
79.   
80. //销毁Bit对象  
81. void freeBit(Bit *pb)  
82. {  
83.     if(pb==NULL)  
84.         return;  
85.     if(pb->pArray!=NULL)  
86.     {  
87.         free(pb->pArray);  
88.         pb->pArray=NULL;  
89.     }  
90.     free(pb);  
91. }  

2. 编写SWIG使用的swg文件

//Bit.i

[plain]  view plain copy

1. %module Bit #module name  
2. %{  
3. #include "Bit.h" #加入Bit_wrap.c文件  
4. %}  
5.   
6. #需要导出到python的函数  
7. extern Bit* createBit(unsigned long len);  
8. extern int setBit(Bit *pb,unsigned long index, int value);  
9. extern int getBit(Bit *pb,unsigned long index);  
10. extern int bitLength(Bit *pb);  
11. extern void freeBit(Bit *pb);  

3. 编译

3.1 使用Bit.i生成wrap文件，该命令得到Bit_wrap.c Bit.py

[plain]  view plain copy

1. [username]$ swig -python Bit.i  

3.2 编译Bit.c Bit_wrap.c文件,其中PYTHON_INCLUDE为python安装目录下的include文件夹， 如/usr/program/python/include/python.2.7username]$ gcc -c

[plain]  view plain copy

1. [username]$ gcc -c -fpic Bit.c Bit_wrap.c -I${PYTHON_INCLUDE}  

3.3 连接得到动态库

[plain]  view plain copy

1. [username]$ gcc -shared Bit.o Bit_wrap.o -o _Bit.so  

注意输出库文件为_Bit.so， 有下划线和模块名称组成
4.使用，这里以计算一亿一下的素数个数来演示

将Bit.py和_Bit.so文件复制到需要的位置

编写prime_count.py

[python]  view plain copy

1. #coding=utf-8  
2. #create-2012-10-17  
3. #version: 1.0  
4. #计算小于1亿的素数个数  
5.   
6. import time  
7. from Bit  import *  
8.   
9. MAX=100000000  
10. count=1  
11.   
12. #0 表示素数  
13. #1 表示已经去除  
14.   
15. start_time=time.time()  
16.   
17. len=MAX/2-1  
18. b=createBit(len)  
19.   
20. def remove(idx):  
21.     i=idx  
22.     global b  
23.     while i<len:  
24.         #b[i]=1  
25.         setBit(b,i,1)  
26.         i+=2*idx+3  
27.   
28. for i in range(3,MAX,2):  
29.     if getBit(b,(i-3)/2)==0:  
30.         #素数  
31.         count+=1  
32.         remove((i-3)/2)  
33.   
34. end_time=time.time()  
35. print count  
36. print end_time-start_time  

使用方法和其他python提供的模块一样

5.附计算结果

使用以上方法(c扩展python)得到结果为：

[html]  view plain copy

1. 5761455(素数个数)  
2. 113.465720892(second)  

另外，如果直接使用python模拟bit，并同样计算一亿一下的素数个数，结果为

[plain]  view plain copy

1. 5761455(素数个数)  
2. 293.473055124(second)  

可以看到，性能提升非常明显(接近3倍),当然这只是一个例子，并不具有太多代表性

另附，同样的方法，如果是c语言，调用我们实现的Bit的话结果为：

[plain]  view plain copy

1. 5761455(素数个数)  
2. 5(second)  

计算这种事情还是交给c做比较恰当

关于更多素数计算的信息见我的博客-数的计算