使用python建立生成動態連接庫dll

現在，隨着深度學習的發展，python已經成爲了深度學習研究中第一語言。絕大部分的深度學習工具包都有python的版本，不少重要算法都有python版本的實現。爲了將這些算法應用到具體工程中，這些工具包也提供了不一樣類型的接口。

動態連接庫（.dll，.so）是系統開發中一種很是重要的跨語言協做方式。把python語言寫成的算法編譯成動態庫，可以提供給其餘語言調用，這可以在很大程度上提升算法的開發效率。

可是，雖然python能夠調用其餘語言生成的動態庫，python做爲一種腳本語言，自己是不能直接編譯生成動態庫的。爲了生成動態庫，咱們藉助cython，將python腳本變成c語言文件。具體過程，咱們經過一個簡單的例子來解釋。

def str_add(str1,str2):   
        return int(str1) + int(str2)

　　這個代碼，將兩個數字組成的字符串轉化成數字，並求和。咱們把這個代碼保存成run.py備用。根據cython的語法，咱們給出cython版本的函數：

cdef public str_add(str1,str2): 
         return int(str1) + int(str2)

　　和前面python版本的相比，cdef替換了def，並加了public關鍵字，表示這個函數要導出。將這個代碼保存成pyx文件，好比run.pyx。

接下來，咱們執行以下命令，把這個代碼變成c語言版本：

cython run.pyx

這時，目錄下面生出來run.h和run.c兩個文件。這個兩個文件經過調用python的C-API實現了run.py代碼的功能。

接下來，咱們編寫動態庫的主文件dllmain.c：

#include <Python.h>
#include <Windows.h>
#include "run.h"

extern __declspec(dllexport) int __stdcall _str_add(const char * a, const char * b) {
    return PyLong_AsLong(str_add(PyUnicode_FromString(a),PyUnicode_FromString(b)));

}

BOOL WINAPI DllMain(HINSTANCE hinstDLL,DWORD fdwReason,LPVOID lpReserved) {
    switch( fdwReason ) { 
        case DLL_PROCESS_ATTACH:
            Py_Initialize(); 
            PyInit_run();  #dll初始化的時候調用，這是python3的寫法，python2改爲，initrun()。參見生成的run.h
            break;
        case DLL_PROCESS_DETACH:
            Py_Finalize();
            break;
    }
    return TRUE;
}

　　該文件定義了導出函數_str_add。在python中，全部數據都以pyobject進行存儲。這個函數經過PyUnicode_FromString，將兩個字符串變成python對象類型，並調用run.h裏面的函數str_add求和，並把結果經過PyLong_AsLong函數從python對象，變成整形數字。

咱們能夠經過以下命令，將這個代碼編譯生成dll：

cl /LD dllmain.c run.c -IC:\python36\include C:\python36\libs\python36.lib

這裏python的路徑，根據不一樣電腦python的安裝位置，作相應調整。

生成的dll，咱們寫個簡單調用，測試一下：

#include "stdio.h"
#include "stdlib.h"
extern __declspec(dllexport) int __stdcall _str_add(const char * a, const char * b);

#pragma comment(lib,"dllmain.lib")

int main()
{
  printf("%d \n", _str_add("123","456"));
  return 0;
}

　　輸出結果： 579，正好等於123+456。

經過以上步驟，咱們已經可以把python代碼實現的功能，封裝成動態庫。然而，這個動態庫沒法在沒有安裝python的機器上面運行。事實上，python代碼，一般須要不少依賴包才能運行。並且，每段代碼須要的依賴包是不同的。爲了查找這些包，咱們採用另一個工具pyinstaller。具體步驟簡介以下：

1. virtualenv envpack # 建立新的環境，python包依賴比較複雜，建立新環境能夠減小最終引入的包
2. cd envpack # 進入目錄
3. #複製run.py到這個目錄，run.py運行須要的包，和最終dll須要的包是同樣的
4. Scripts\activate # 激活並切換到virtualenv環境
5. pip install pyinstaller # 安裝打包工具pyinstaller
6. pip install numpy # 安裝numpy等腳本須要的庫,查看你的import
7. pyinstaller run.py # 打包命令
8. Scripts\deactivate # 打包成功後，使用命令取消激活環境
9. 須要打包的文件在envpack\dist， 包括不少.dll和.pyd文件，把這些文件和dll一塊兒發佈便可。