编程语言如何调用用另一种语言编写的代码？答案

【问题标题】：How do programming languages call code written in another language?编程语言如何调用用另一种语言编写的代码？
【发布时间】：2014-02-11 05:50:44
【问题描述】：

对不起，如果这太模糊了。我最近在阅读有关 python 的 list.sort() 方法并读到它是出于性能原因用 C 编写的。

我假设 python 代码只是将一个列表传递给 C 代码，而 C 代码将一个列表传回，但是 python 代码如何知道将它传递到哪里或者 C 给了它正确的数据类型，并且C 代码如何知道它被赋予了什么数据类型？

【问题讨论】：

主要的python实现是用C编写的，从某种意义上说，这意味着当你运行一个python程序时，你实际上是在运行一个带有very的C程序（解释器） i> 复杂的配置文件（你的程序）。因为运行的是 C 程序，所以您的“配置文件”可以与 C 交互。这就是为什么 JRuby 或 Jython 可以与 Java 库交互，或者 MacRuby 与 Cocoa 交互的原因。
对于不是 python 或 C 的替代/通用答案，请参阅：stackoverflow.com/questions/4546941/…

标签： python c language-agnostic cpython

【解决方案1】：

Python 可以在 C/C++ 中扩展（更多信息here）

这基本上意味着你可以像这样包装一个 C 模块

#include "Python.h"

// Static function returning a PyObject pointer
static PyObject *
keywdarg_parrot(PyObject *self, PyObject *args, PyObject *keywds) 
// takes self, args and kwargs.
{ 
    int voltage;
    // No such thing as strings here. Its a tough life.
    char *state = "a stiff";
    char *action = "voom";
    char *type = "Norwegian Blue";
    // Possible keywords
    static char *kwlist[] = {"voltage", "state", "action", "type", NULL};

    // unpack arguments
    if (!PyArg_ParseTupleAndKeywords(args, keywds, "i|sss", kwlist,
                                     &voltage, &state, &action, &type))
        return NULL;
    // print to stdout
    printf("-- This parrot wouldn't %s if you put %i Volts through it.\n",
           action, voltage);
    printf("-- Lovely plumage, the %s -- It's %s!\n", type, state);

    // Reference count some None.
    Py_INCREF(Py_None);
    // return some none.
    return Py_None;
}
// Static PyMethodDef
static PyMethodDef keywdarg_methods[] = {
    /* The cast of the function is necessary since PyCFunction values
     * only take two PyObject* parameters, and keywdarg_parrot() takes
     * three.
     */
    // Declare the parrot function, say what it takes and give it a doc string.
    {"parrot", (PyCFunction)keywdarg_parrot, METH_VARARGS | METH_KEYWORDS,
     "Print a lovely skit to standard output."},
    {NULL, NULL, 0, NULL}   /* sentinel */
};

使用 Python 头文件，它将定义和理解 C/C++ 代码中的入口点和返回位置。

【讨论】：

【解决方案2】：

我不能直接谈论 Python/C 交互，但我可以提供一些背景知识来了解这些事情的一般工作原理。

在特定平台或实现上，有一个 calling convention 指定如何将参数传递给子例程以及如何将值返回给调用者。针对该平台或实现的编译器和解释器生成符合该约定的代码，以便子例程/模块/以不同语言编写的任何内容都可以相互通信。

在我的汇编课上，我们有一个作业，我们必须使用 VAX 汇编器、C 和 Pascal 编写程序（这是在~~白垩纪~~1980 年代中期）。驱动程序使用 C 或 Pascal 中的一个（不记得是哪一个了），它调用了汇编例程，后者调用了另一个例程（它是用驱动程序不是用哪种语言编写的）。我们的汇编代码必须根据 VMS 调用约定从堆栈中弹出和推送参数。

【讨论】：

【解决方案3】：

每个计算平台都有（或应该有）一个应用程序二进制接口 (ABI)。这是对例程之间如何传递参数、如何返回值、机器应该处于什么状态等方面的规范。

ABI 将指定诸如（例如）之类的内容：

第一个整数参数（最多一些位，比如 32）将在某个寄存器（例如 %EAX 或 R3）中传递。第二个将在另一个特定的、寄存器中传递，依此类推。
使用寄存器列表后，将在堆栈上传递额外的整数参数，从调用时堆栈指针值的某个偏移量开始。
指针参数将被视为整数参数。
浮点参数将在浮点寄存器 F1、F2 等中传递，直到这些寄存器用完，然后在堆栈中。
如果复合参数（例如结构）非常小（例如，一个结构中有四个 char 对象），它们将作为整数参数传递，如果它们很大，则在堆栈中传递。

每个编译器或其他语言实现都将生成符合 ABI 的代码，至少在其例程调用或从可能在该语言之外的其他例程调用的地方。

【讨论】：