使用C语言扩展Python(四)
2018-03-17 12:33
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上一篇里的LAME项目已经展示了python如何与C语言交互,但程序仍不够理想,在python这一端仅仅是传递源文件和目标文件的路径,再调用C模块的encode方法来进行编码,但问题在于你无法控制encode函数,比如你想编码的源文件如果不是原始数据,而是wav文件或者其他格式呢?对于这个问题,有两种方法可以选择,一种模仿前面的C模块,在你的Python代码中读取数据,并将数据块逐个传递给encode函数,另一种方法是你传进去一个对象,这个对象带有一个read方法,这样你就可以在C模块里直接调用它的read方法来读取其数据。
听起来好像第二种更加面向对象,但实际上第一种方法反而是更为合适的选择,因为它更为灵活,下面我们就在上一篇的基础上,利用第一种思路对其进行改造。在这种新方法中,我们需要多次调用C模块的函数,类似于将其视为类的方法。可C语言是不支持类的,因此需要将状态信息存储在某个地方。除此以外,我们需要将 “类”暴露给外部的Python程序,使其能创建“类“的实例,并调用它的方法。在“类对象“的内部我们则将其写数据的文件信息储存在”对象“的状态中。听上去就是一种面向对象的方法,不是吗?
首先,遵循"测试先行"的原则,先来看我们改造后的Python这一端,你可以每次读取音频源文件的一个数据块,将其转递给Encoder对象的encode方法,这样无论你的源文件是何种格式,你都可以在Encoder中进行自由的控制,示例代码如下:
再来看C扩展模块这一端,下面是完整的代码:
编译过程:
首先定义了clame_EncoderObject结构体,这个结构体就是用来存储状态信息的,字段outfp用来存储输出文件,gfp则保存lame的状态,可以用来检查是否已经是重复调用已经调用过的函数了。
为了创建这个结构体的一个新实例,我们需要定义Encoder_new函数,你可以把这个函数视为Python里的__new__方法,当Python解释器需要创建你定义的类型的新实例时就会去调用这个方法。在这个方法里没作什么操作,仅仅是做初始化工作,把outfp和gfp都设置为NULL,此外,与 Encoder_new函数对应,还需要定义Encoder_dealloc方法来对实例进行析构,你可以把这个函数视为Python的__del__方法,clame_EncoderType结构体则是真正定义了我们的Encoder对象,它的各个字段指定了 _new,_close,_encode,_dealloc等方法。在initclame方法中,PyModuleObject则实际指定了在 Python程序中使用的Encoder对象。
听起来好像第二种更加面向对象,但实际上第一种方法反而是更为合适的选择,因为它更为灵活,下面我们就在上一篇的基础上,利用第一种思路对其进行改造。在这种新方法中,我们需要多次调用C模块的函数,类似于将其视为类的方法。可C语言是不支持类的,因此需要将状态信息存储在某个地方。除此以外,我们需要将 “类”暴露给外部的Python程序,使其能创建“类“的实例,并调用它的方法。在“类对象“的内部我们则将其写数据的文件信息储存在”对象“的状态中。听上去就是一种面向对象的方法,不是吗?
首先,遵循"测试先行"的原则,先来看我们改造后的Python这一端,你可以每次读取音频源文件的一个数据块,将其转递给Encoder对象的encode方法,这样无论你的源文件是何种格式,你都可以在Encoder中进行自由的控制,示例代码如下:
import clame INBUFSIZE = 4096 if __name__ == '__main__': encoder = clame.Encoder('test.mp3') input = file('test.raw', 'rb') data = input.read(INBUFSIZE) while data != '': encoder.encode(data) data = input.read(INBUFSIZE) input.close() encoder.close()
再来看C扩展模块这一端,下面是完整的代码:
#include <Python.h> #include <lame.h> typedef struct { PyObject_HEAD FILE* outfp; lame_global_flags* gfp; }clame_EncoderObject; static PyObject* Encoder_new(PyTypeObject* type, PyObject* args, PyObject* kw) { clame_EncoderObject* self = (clame_EncoderObject* )type->tp_alloc(type, 0); self->outfp = NULL; self->gfp = NULL; return (PyObject*)self; } static void Encoder_dealloc(clame_EncoderObject* self) { if (self->gfp) { lame_close(self->gfp); } if (self->outfp) { fclose(self->outfp); } self->ob_type->tp_free(self); } static int Encoder_init(clame_EncoderObject* self, PyObject* args, PyObject* kw) { char* outPath; if (!PyArg_ParseTuple(args, "s", &outPath)) { return -1; } if (self->outfp || self->gfp) { PyErr_SetString(PyExc_Exception, "__init__ already called"); return -1; } self->outfp = fopen(outPath, "wb"); self->gfp = lame_init(); lame_init_params(self->gfp); return 0; } static PyObject* Encoder_encode(clame_EncoderObject* self, PyObject* args) { char* in_buffer; int in_length; int mp3_length; char* mp3_buffer; int mp3_bytes; if (!(self->outfp || self->gfp)) { PyErr_SetString(PyExc_Exception, "encoder not open"); return NULL; } if (!PyArg_ParseTuple(args, "s#", &in_buffer, &in_length)) { return NULL; } in_length /= 2; mp3_length = (int)(1.25 * in_length) + 7200; mp3_buffer = (char*)malloc(mp3_length); if (in_length > 0) { mp3_bytes = lame_encode_buffer_interleaved(self->gfp, (short*)in_buffer, in_length/2, mp3_buffer, mp3_length); if (mp3_bytes > 0) { fwrite(mp3_buffer, 1, mp3_bytes, self->outfp); } } free(mp3_buffer); Py_RETURN_NONE; } static PyObject* Encoder_close(clame_EncoderObject* self) { int mp3_length; char* mp3_buffer; int mp3_bytes; if (!(self->outfp && self->gfp)) { PyErr_SetString(PyExc_Exception, "encoder not open"); return NULL; } mp3_length = 7200; mp3_buffer = (char*)malloc(mp3_length); mp3_bytes = lame_encode_flush(self->gfp, mp3_buffer, sizeof(mp3_buffer)); if (mp3_bytes > 0) { fwrite(mp3_buffer, 1, mp3_bytes, self->outfp); } free(mp3_buffer); lame_close(self->gfp); self->gfp = NULL; fclose(self->outfp); self->outfp = NULL; Py_RETURN_NONE; } static PyMethodDef Encoder_methods[] = { {"encode", (PyCFunction)Encoder_encode, METH_VARARGS, "encodes and writes data to the output file."}, {"close", (PyCFunction)Encoder_close, METH_NOARGS, "close the output file."}, {NULL, NULL, 0, NULL} }; static PyTypeObject clame_EncoderType = { PyObject_HEAD_INIT(NULL) 0, // ob_size "clame.Encoder", // tp_name sizeof(clame_EncoderObject), // tp_basicsize 0, // tp_itemsize (destructor)Encoder_dealloc, // tp_dealloc 0, // tp_print 0, // tp_getattr 0, // tp_setattr 0, // tp_compare 0, // tp_repr 0, // tp_as_number 0, // tp_as_sequence 0, // tp_as_mapping 0, // tp_hash 0, // tp_call 0, // tp_str 0, // tp_getattro 0, // tp_setattro 0, // tp_as_buffer Py_TPFLAGS_DEFAULT, // tp_flags "My first encoder object.", // tp_doc 0, // tp_traverse 0, // tp_clear 0, // tp_richcompare 0, // tp_weaklistoffset 0, // tp_iter 0, // tp_iternext Encoder_methods, // tp_methods 0, // tp_members 0, // tp_getset 0, // tp_base 0, // tp_dict 0, // tp_descr_get 0, // tp_descr_set 0, // tp_dictoffset (initproc)Encoder_init, // tp_init 0, // tp_alloc Encoder_new, // tp_new 0, // tp_free }; static PyMethodDef clame_methods[] = { {NULL, NULL, 0, NULL} }; PyMODINIT_FUNC initclame() { PyObject* m; if (PyType_Ready(&clame_EncoderType) < 0) { return; m = Py_InitModule3("clame", clame_methods, "My second lame module."); Py_INCREF(&clame_EncoderType); PyModule_AddObject(m, "Encoder", (PyObject*) &clame_EncoderType); }
编译过程:
gcc -shared -I /usr/include/python2.6 -I /usr/local/include/lame clame.c -lmp3lame -o clame.so
首先定义了clame_EncoderObject结构体,这个结构体就是用来存储状态信息的,字段outfp用来存储输出文件,gfp则保存lame的状态,可以用来检查是否已经是重复调用已经调用过的函数了。
为了创建这个结构体的一个新实例,我们需要定义Encoder_new函数,你可以把这个函数视为Python里的__new__方法,当Python解释器需要创建你定义的类型的新实例时就会去调用这个方法。在这个方法里没作什么操作,仅仅是做初始化工作,把outfp和gfp都设置为NULL,此外,与 Encoder_new函数对应,还需要定义Encoder_dealloc方法来对实例进行析构,你可以把这个函数视为Python的__del__方法,clame_EncoderType结构体则是真正定义了我们的Encoder对象,它的各个字段指定了 _new,_close,_encode,_dealloc等方法。在initclame方法中,PyModuleObject则实际指定了在 Python程序中使用的Encoder对象。
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