前言

Python是時(shí)髦的機(jī)器學(xué)習(xí)御用開(kāi)發(fā)語(yǔ)言，Golang是大紅大紫的新時(shí)代后端開(kāi)發(fā)語(yǔ)言。Python很適合讓搞算法的寫(xiě)寫(xiě)模型，而Golang很適合提供API服務(wù)，兩位同志都紅的發(fā)紫，這里就介紹一下正確攪基的辦法。

go 中的 cgo 模塊可以讓 go 無(wú)縫調(diào)用 c 或者 c++ 的代碼，而 python 本身就是個(gè) c 庫(kù)，自然也可以由 cgo 直接調(diào)用，前提是指定正確的編譯條件，如 Python.h 頭文件（），以及要鏈接的庫(kù)文件。本文以 Ubuntu 18.04 作為開(kāi)發(fā)和運(yùn)行平臺(tái)進(jìn)行演示。

其實(shí)在使用 cgo 之前，筆者也考慮過(guò)使用 grpc 的方式。比如可以將需要調(diào)用的 python 代碼包裝成一個(gè) grpc server 端，然后再使用 go 編寫(xiě)對(duì)應(yīng)的 client 端，這樣考慮的前提是，go 調(diào)用 python 代碼本來(lái)就是解一時(shí)之困，而且引入語(yǔ)言互操作后，對(duì)于項(xiàng)目維護(hù)和開(kāi)發(fā)成本控制都有不小的影響，如果直接使用 grpc 生成編程語(yǔ)言無(wú)感知的協(xié)議文件，將來(lái)無(wú)論是重構(gòu)或使用其他語(yǔ)言替換 python 代碼，都是更加方便，也是更加解耦的。所以 grpc 也是一種比較好的選擇。至于通信延遲，老實(shí)說(shuō)既然已經(jīng)設(shè)計(jì)語(yǔ)言互操作，本機(jī)中不到毫秒級(jí)的損失其實(shí)也是可以接受的。

接下來(lái)進(jìn)入正題。

Golang調(diào)用Python代碼

1. 針對(duì) python 版本安裝 python-dev

sudo apt install python3.6-dev

系統(tǒng)未默認(rèn)安裝 python3.x 的開(kāi)發(fā)環(huán)境，所以假如要通過(guò) cgo 調(diào)用 python，需要安裝對(duì)應(yīng)版本的開(kāi)發(fā)包。

2. 指定對(duì)應(yīng)的cgo CFLAGS 和 LDFLAGS 選項(xiàng)

對(duì)于未由 c 包裝的 python 代碼，python-dev 包中內(nèi)置了 python-config 工具用于查看編譯選項(xiàng)。

python3.6-config --cflags

python3.6-config --ldflags

以下是對(duì)應(yīng)的輸出

-I/usr/include/python3.6m -I/usr/include/python3.6m  -Wno-unused-result -Wsign-compare -g -fdebug-prefix-map=/build/python3.6-MtRqCA/python3.6-3.6.6=. -specs=/usr/share/dpkg/no-pie-compile.specs -fstack-protector -Wformat -Werror=format-security  -DNDEBUG -g -fwrapv -O3 -Wall

-L/usr/lib/python3.6/config-3.6m-x86_64-linux-gnu -L/usr/lib -lpython3.6m -lpthread -ldl  -lutil -lm  -xlinker -export-dynamic -Wl,-O1 -Wl,-Bsymbolic-functions

低版本的 python 也可以在安裝開(kāi)發(fā)包后，使用對(duì)應(yīng)的 python-config 命令打印依賴(lài)配置。由于 cgo 默認(rèn)使用的編譯器不是 gcc ，所以輸出中的部分選項(xiàng)并不受支持，所以最后 cgo 代碼的配置為

//#cgo CFLAGS : -I./ -I/usr/include/python3.6m
//#cgo LDFLAGS: -L/usr/lib/python3.6/config-3.6m-x86_64-linux-gnu -L/usr/lib -lpython3.6m -lpthread -ldl  -lutil -lm
//#include "Python.h"
import "C"

3. 部分示例代碼

3.0 映射 PyObject

type PyObject struct {
 ptr *C.PyObject
}

func togo(obj *C.PyObject) *PyObject {
 if obj == nil {
  return nil
 }
 return PyObject{ptr: obj}
}

func topy(self *PyObject) *C.PyObject {
 if self == nil {
  return nil
 }
 return self.ptr
}

3.1 python 環(huán)境的啟動(dòng)與終結(jié)

func Initialize() error {
 if C.Py_IsInitialized() == 0 {
  C.Py_Initialize()
 }
 if C.Py_IsInitialized() == 0 {
  return fmt.Errorf("python: could not initialize the python interpreter")
 }

 if C.PyEval_ThreadsInitialized() == 0 {
  C.PyEval_InitThreads()
 }
 if C.PyEval_ThreadsInitialized() == 0 {
  return fmt.Errorf("python: could not initialize the GIL")
 }

 return nil
}

func Finalize() error {
 C.Py_Finalize()
 return nil
}

3.2 包路徑與模塊導(dǎo)入

func InsertExtraPackageModule(dir string) *PyObject {
 sysModule := ImportModule("sys")
 path := sysModule.GetAttrString("path")

 cstr := C.CString(dir)
 defer C.free(unsafe.Pointer(cstr))
 C.PyList_Insert(topy(path), C.Py_ssize_t(0), topy(togo(C.PyBytes_FromString(cstr))))

 return ImportModule(dir)
}

func ImportModule(name string) *PyObject {
 c_name := C.CString(name)
 defer C.free(unsafe.Pointer(c_name))
 return togo(C.PyImport_ImportModule(c_name))
}

func (self *PyObject) GetAttrString(attr_name string) *PyObject {
 c_attr_name := C.CString(attr_name)
 defer C.free(unsafe.Pointer(c_attr_name))
 return togo(C.PyObject_GetAttrString(self.ptr, c_attr_name))
}

3.3 數(shù)據(jù)類(lèi)型轉(zhuǎn)換

func PyStringFromGoString(v string) *PyObject {
 cstr := C.CString(v)
 defer C.free(unsafe.Pointer(cstr))
 return togo(C.PyBytes_FromString(cstr))
}

func PyStringAsGoString(self *PyObject) string {
 c_str := C.PyBytes_AsString(self.ptr)
 return C.GoString(c_str)
}

...

可以看到形似 C.Py* 的方法都是由 cgo 模塊編譯調(diào)用的，這些方法也是 python 暴露的C-API ，而這里的示例就到此為止，其他諸如調(diào)用 python 模塊方法的功能文檔里也描述得十分詳細(xì)，盡管實(shí)施起來(lái)仍然有些麻煩。

但是請(qǐng)注意 C-API 的 2.x 與 3.x 版本仍有不同，比如 2.x 版本中的字符串操作類(lèi)型 PyString_* 在 3.x 中便被重命名為 PyBytes_* 。

關(guān)注過(guò) go 與 python 互操作功能的同學(xué)應(yīng)該注意到上述的示例代碼部分來(lái)自 go-python 這個(gè)開(kāi)源項(xiàng)目，有興趣的同學(xué)也可以關(guān)注一下。 這個(gè)項(xiàng)目基于 python2.7 ，其中暴露的 api 諸如字符串轉(zhuǎn)換也是基于 python2.x 版本，所以針對(duì)于更流行的 python3.x 項(xiàng)目，大家就需要自己按照上文方法做一些修改了。

實(shí)際工作中，語(yǔ)言的互操作場(chǎng)景確實(shí)很讓人感覺(jué)頭疼，而 cgo 的文檔資料其實(shí)并不多，所以希望本文能給大家?guī)?lái)一些幫助。

總結(jié)

以上就是這篇文章的全部?jī)?nèi)容了，希望本文的內(nèi)容對(duì)大家的學(xué)習(xí)或者工作具有一定的參考學(xué)習(xí)價(jià)值，如果有疑問(wèn)大家可以留言交流，謝謝大家對(duì)腳本之家的支持。