# 4. 构建C/C++扩展

一个CPython的C扩展是一个共享库(例如一个Linux上的 `.so` ，或者Windows上的 `.pyd` )，其会导出一个 初始化函数 。

为了可导入，共享库必须在 `PYTHONPATH` 中有效，且必须命名遵循模块名字，通过适当的扩展。当使用distutils时，会自动生成正确的文件名。

初始化函数的声明如下：

PyObject* `PyInit_modulename`(void)

该函数返回完整初始化过的模块，或一个 `PyModuleDef` 实例。查看 Initializing C modules 了解更多细节。

对于仅有ASCII编码的模块名，函数必须是 `PyInit_<modulename>` ，将 `<modulename>` 替换为模块的名字。当使用 Multi-phase initialization 时，允许使用非ASCII编码的模块名。此时初始化函数的名字是 `PyInitU_<modulename>` ，而 `<modulename>` 需要用Python的 punycode 编码，连字号需替换为下划线。在Python里:

    def initfunc_name(name):
        try:
            suffix = b'_' + name.encode('ascii')
        except UnicodeEncodeError:
            suffix = b'U_' + name.encode('punycode').replace(b'-', b'_')
        return b'PyInit' + suffix

可以在一个动态库里导出多个模块，通过定义多个初始化函数。而导入他们需要符号链接或自定义导入器，因为缺省时只有对应了文件名的函数才会被发现。查看 "一个库里的多模块" 章节，在 PEP 489 了解更多细节。

## 4.1. 使用distutils构建C和C++扩展

扩展模块可以用distutils来构建，这是Python自带的。distutils也支持创建二进制包，用户无需编译器而distutils就能安装扩展。

一个distutils包包含了一个驱动脚本 `setup.py` 。这是个纯Python文件，大多数时候也很简单，看起来如下：

    from distutils.core import setup, Extension

    module1 = Extension('demo',
                        sources = ['demo.c'])

    setup (name = 'PackageName',
           version = '1.0',
           description = 'This is a demo package',
           ext_modules = [module1])

通过文件 `setup.py` ，和文件 `demo.c` ，运行如下

    python setup.py build

这会编译 `demo.c` ，然后产生一个扩展模块叫做 `demo` 在目录 `build` 里。依赖于系统，模块文件会放在某个子目录形如 `build/lib.system` ，名字可能是 `demo.so` 或 `demo.pyd` 。

在文件 `setup.py` 里，所有动作的入口通过 `setup` 函数。该函数可以接受可变数量个关键字参数，上面的例子只使用了一个子集。特别需要注意的例子指定了构建包的元信息，以及指定了包内容。通常一个包会包括多个模块，就像Python的源码模块、文档、子包等。请参数distutils的文档，在 分发 Python 模块（遗留版本） 来了解更多distutils的特性；本章节只解释构建扩展模块的部分。

通常预计算参数给 `setup()` ，想要更好的结构化驱动脚本。有如如上例子函数 `setup()` 的 `ext_modules` 参数是一列扩展模块，每个是一个 `Extension` 类的实例。例子中的实例定义了扩展命名为 `demo` ，从单一源码文件构建 `demo.c` 。

更多时候，构建一个扩展会复杂的多，需要额外的预处理器定义和库。如下例子展示了这些。

    from distutils.core import setup, Extension

    module1 = Extension('demo',
                        define_macros = [('MAJOR_VERSION', '1'),
                                         ('MINOR_VERSION', '0')],
                        include_dirs = ['/usr/local/include'],
                        libraries = ['tcl83'],
                        library_dirs = ['/usr/local/lib'],
                        sources = ['demo.c'])

    setup (name = 'PackageName',
           version = '1.0',
           description = 'This is a demo package',
           author = 'Martin v. Loewis',
           author_email = 'martin@v.loewis.de',
           url = 'https://docs.python.org/extending/building',
           long_description = '''
    This is really just a demo package.
    ''',
           ext_modules = [module1])

例子中函数 `setup()` 在调用时额外传递了元信息，是推荐发布包构建时的内容。对于这个扩展，其指定了预处理器定义，include目录，库目录，库。依赖于编译器，distutils还会用其他方式传递信息给编译器。例如在Unix上，结果是如下编译命令

    gcc -DNDEBUG -g -O3 -Wall -Wstrict-prototypes -fPIC -DMAJOR_VERSION=1 -DMINOR_VERSION=0 -I/usr/local/include -I/usr/local/include/python2.2 -c demo.c -o build/temp.linux-i686-2.2/demo.o

    gcc -shared build/temp.linux-i686-2.2/demo.o -L/usr/local/lib -ltcl83 -o build/lib.linux-i686-2.2/demo.so

这些行代码仅用于展示目的；distutils用户应该相信distutils能正确调用。

## 4.2. 发布你的扩展模块

When an extension has been successfully built, there are three ways to use it.

最终用户通常想要安装模块，可以这么运行

    python setup.py install

模块维护者应该制作源码包；要实现可以运行

    python setup.py sdist

有些情况下，需要在源码发布包里包含额外的文件；这通过 `MANIFEST.in` 文件实现，查看 Specifying the files to distribute 了解细节。

If the source distribution has been built successfully, maintainers can also create binary distributions. Depending on the platform, one of the following commands can be used to do so.

    python setup.py bdist_wininst
    python setup.py bdist_rpm
    python setup.py bdist_dumb