Интеграция языков программирования python и с

Знание языка программирования С позволяет создавать новые модули Python, расширяющие возможности языка. Для создания такого модуля воспользуемся пакетом distutils¹, входящим в состав Python.

Рассмотрим пример создания модуля Python (для версии 3 и выше) на языке С в операционной системе Debian 4.9.2−10^[1][2]. Для этого в первую очередь понадобится создать файл на языке С (ownmode), содержащий функциональные^[3] возможности будущего модуля:

/* ownmod. с * /.

#include /* Определяет набор функций, макросов и переменных, которые обеспечивают доступ к большинству возможностей интерпретатора Python */.

/*.

Функция на языке С, которая будет вызываться при обращении к функции echo из языка Python.

*/.

static PyObject* py_echo (PyObject* self, PyObject* args).

{.

printf< «вывод из экспортированного кода! п»); return Py_None;

}.

/*.

Массив структур типа PyMethodDef, содержащий имя функции «echo»; адрес функции py_echo, которая будет вызываться; флаг METH_NOARGS, указывающий на отсутствие аргументов; строка документации — «.

echo function" .

Массив должен оканчиваться нулем.

*/.

static PyMethodDefownmod_methods[] =.

{.

{ «echo», py_echo, METH_NOARGS, «echo function» }, { NULL, NULL }.

};

/*.

Определяем структуру, необходимую для создания модульного объекта.

*/.

static struct PyModuleDef ownmodule =.

{.

PyModu1eDe f_HEAD_INIT,.

" ownmod", // имя модуля.

NULL, // документация, может содержать NULL.

— 1, // модуль хранит состояние в глобальной.

// переменной ownmod_methods.

};

/*.

Функция для инициализации модуля.

*/.

РуMODInIT_FUNC PyInit_ownmod ().

{.

РуObject *m;

/* Создание нового модульного объекта */ ш = PyModule_Create (&ownmodule); if (m == NULL) return NULL;

}.

Затем формируем файл с именем setup.ру, который необходим для сборки и установки модуля:

# setup.ру.

from distutils. core import setup, Extension modulel = Extension ('ownmod', sources = ['ownmod.c']).

setup (name = 'ownmod', version = '1.1',.

description = 'This is a first package', ext_modules = [modulel].

).

Для сборки модуля^[4] (создания динамической библиотеки .so) в командной строке Linux необходимо выполнить:

python3 setup.ру build.

Для установки модуля (копирования созданной библиотеки в рабочие каталоги) в командной строке Linux с правами администратора необходимо выполнить руСЬопЗ setup.ру install.

Теперь можем запустить интерпретатор Python, импортировать созданный модуль ownmod и вызвать функцию echo:

>>> import ownmod >>> ownmod. echo () вывод из экспортированного кода!

«>

Контрольные вопросы

• 1. Какова структура программы на языке С?
• 2. Что такое модуль?
• 3. Что такое функция?
• 4. Какие символы входят в алфавит языка С?
• 5. Какие типы констант существуют в языке С?
• 6. Что такое переменная?
• 7. Что определяет тип данных?
• 8. Какие стандартные типы переменных есть в языке С?
• 9. Когда происходит выделение памяти под переменные?
• 10. Какая операция используется для явного преобразования типа данных?
• 11. Ч то понимается под временем жизни переменной?
• 12. Что понимается иод областью видимости переменной?
• 13. Что определяет класс памяти?
• 14. В чем особенности статических переменных?
• 15. В чем отличия префиксной и постфиксной форм операций?
• 16. Какая операция с тремя операндами существует в языке С?
• 17. Какие типы алгоритмических структур применяются в структурном программировании?
• 18. Какие операторы используются для реализации ветвящихся алгоритмов?
• 19. Какие виды циклов существуют?
• 20. В чем отличие циклов с предусловием от циклов с постусловием?
• 21. Для чего предназначен оператор break?
• 22. Для чего предназначен оператор continue?
• 23. Что такое директива препроцессора?
• 24. Для чего предназначена директива #define?
• 25. Какие директивы условной компиляции вы знаете?
• 26. Что такое указатель?
• 27. Какие операции применяются для работы с указателями?
• 28. Что такое массив?
• 29. Что означает операция индексации для массива?
• 30. В чем особенности хранения многомерных массивов?
• 31. Как производится инициализация массивов?
• 32. Что такое динамический массив?
• 33. Какие функции применяются для управления динамическим выделением памяти?
• 34. Каковы особенности динамического выделения памяти для многомерных массивов?
• 35. Что такое прототип функции?
• 36. Что такое определение функции?
• 37. Чем различаются формальные и фактические параметры функции?
• 38. Какие существуют способы передачи параметров функции?
• 39. Что такое рекурсивная функция?
• 40. Какие функции форматированного ввода/вывода вы знаете?
• 41. Что такое спецификатор формата?
• 42. Какие функции неформатированного ввода/вывода вы знаете?
• 43. Каковы особенности хранения строковых данных?
• 44. Что такое поток ввода/вывода?
• 45. Какие стадии включает процесс работы с файлами?
• 46. Что такое курсор?
• 47. Какие пользовательские типы данных вы знаете?
• 48. Что такое перечисление?
• 49. Что такое объединение?
• 50. Что такое структура?

Задания для самостоятельного выполнения

• 1. С клавиатуры ввести три числа. Найти произведение наибольшего и наименьшего среди них.
• 2. С клавиатуры ввести два целых числа х и у. Вычислить значение f (x, у), равное

• 3. Ввести координаты (л: и у) трех точек па плоскости. Определить, могут ли эти точки являться вершинами треугольника.
• 4. С клавиатуры ввести натуральное число Л. Найти наибольшее простое число, меньшее А
• 5. Ввести два натуральных числа пит — числитель и знаменатель дроби. Сократить дробь и вывести числитель и знаменатель сокращенной дроби.
• 6. Ввести два натуральных числа. Найти их наименьшее общее кратное.
• 7. Ввести натуральное число. Поменять в этом числе местами максимальную и минимальную цифру. Вывести полученное число.
• 8. С клавиатуры ввести п целых чисел. Вывести число с наибольшим количеством целочисленных делителей. Если таких чисел несколько, вывести их количество.
• 9. С клавиатуры ввести п целых чисел. Вывести число с максимальной суммой цифр. Если таких чисел несколько, вывести их количество.
• 10. С клавиатуры вводится величина относительной погрешности С точностью ?, найти сумму ряда, общий член которого задан формулой:

И. Ввести целое число. Найти максимальную и минимальную цифру в этом числе. Для поиска цифр использовать функцию, параметры которой передаются по указателям.

• 12. Ввести п целых чисел. Найти наиболыпе четное и наименьшее нечетное число среди введенных.
• 13. Ввести число целое число п. Вычислить п^п и п Для вычислений использовать функцию, параметры которой передаются по указателям.
• 14. Ввести одномерный массив, состоящий из п элементов. Вывести элемент, наименее отличающийся от среднего арифметического значения массива.
• 15. Ввести одномерный массив, состоящий из п элементов. Поменять в этом массиве местами первый положительный и последний отрицательный элементы.
• 16. Ввести одномерный массив, состоящий из п элементов. Найти максимальную сумму подряд идущих одинаковых элементов массива.
• 17. Ввести одномерный массив, состоящий из п элементов. Найти максимальный элемент, значение которого меньше его индекса.
• 18. Ввести одномерный массив, состоящий из п элементов. Сжать массив, удалив из него все отрицательные элементы. Дополнительный массив не использовать.
• 19. Ввести одномерный массив, состоящий из п элементов. Добавить в начало массива минимальный элемент, а в конец — максимальный. Дополнительный массив не использовать.
• 20. Ввести одномерный массив, состоящий из п элементов, где п — четное число. Вставить в середину массива среднее арифметическое значение. Дополнительный массив не использовать.
• 21. Ввести двумерный массив размером п на т. Найти среднее арифметическое значение. Все элементы массива, большие среднего арифметического, заменить на 1, остальные — на 0. Вывести полученный массив.
• 22. Ввести целочисленный двумерный массив размером п на т. Подсчитать количество четных и нечетных элементов в массиве. Если четных больше, найти максимальное значение в массиве, в противном случае — минимальное. Найденное значение вывести.
• 23. Ввести двумерный массив размером п на т. В каждом столбце массива найти максимальный элемент. Среди найденных максимальных элементов определить и вывести минимальный.
• 24. Ввести двумерный массив размером п на т. Ввести целое число k, поменять в массиве местами элементы 1-й и &-й строки. Полученный массив вывести.
• 25. Ввести массив размером п на т. В каждой строке массива поменять местами максимальный и минимальный элементы. Полученный массив вывести.
• 26. Ввести массив размером п на т. В каждой строке массива найти максимальный элемент и заменить его средним арифметическим значением того столбца, в котором находится этот элемент.
• 27. Ввести массив размером п на т. В каждом столбце массива заменить минимальный элемент средним арифметическим значением данного столбца.
• 28. Ввести двумерный массив размером п на т. В каждой строке массива найти произведение отрицательных элементов. Для нахождения произведения написать соответствующую функцию. Найденные значения вывести.
• 29. Ввести одномерный массив, состоящий из п элементов. Написать рекурсивную функцию, вычисляющую сумму элементов этого массива.
• 30. Ввести целое число. Найти максимальную и минимальную цифру. Для нахождения цифр использовать функцию с передачей параметров по указателям.
• 31. Ввести натуральное число п. Вычислить п п и п. Для вычисления значений написать функцию с передачей параметров по указателям.
• 32. Ввести массив размером п на т. В каждом столбце массива поменять местами максимальный и минимальный элементы. Для замены переменных написать соответствующую функцию. Полученный массив вывести.
• 33. Ввести предложение, в котором слова разделены пробелами. Ввести одну букву. Вывести все слова, в которых отсутствует введенная буква.
• 34. Ввести предложение на русском языке, в котором слова разделены пробелами. Вывести слово, содержащее наибольшее количество гласных букв. Если таких слов несколько, вывести первое из них.
• 35. Ввести предложение, в котором слова разделены пробелами. Инвертировать в этой строке все слова с нечетными номерами.
• 36. Ввести предложение, в котором слова разделены пробелами. Вставить после каждого слова число, равное длине слова.
• 37. Ввести предложение, в котором слова разделены пробелами. Подсчитать, сколько в этом предложениии слов-палиндромов, одинаково читающихся слева направо и справа налево.
• 38. Создать текстовый файл, содержащий произвольные числа. Найти произведение положительных чисел и сумму отрицательых. Вычисленные значения записать в другой файл.
• 39. Создать текстовый файл, содержащий произвольные символьные значения. Определить, сколько в этом файле цифровых символов. Результат записать в другой текстовый файл.
• 40. Создать текстовый файл, содержащий произвольные числа. Определить максимальное значение из элементов с четными номерами и минимальное — из элементов с нечетными номерами. Полученные значения записать в другой текстовый файл.
• 41. Сформировать массив, содержащий сведения о сотрудниках. Структурный тип содержит поля: фамилия сотрудника, наименование отдела, стаж работы, должность, оклад. Вывести информацию о среднем стаже сотрудников отдела (номер отдела вводится с клавиатуры).
• 42. Сформировать массив, содержащий сведения о погоде за месяц. Структурный тип содержит поля: число, температура дневная, температура ночная, количество осадков. Определить день с максимальной дневной температурой, с минимальной ночной температурой, среднее количество осадков за месяц.
• 43. Сформировать массив, содержащий сведения о сдаче студентами сессии. Структурный тип содержит ноля: номер группы, фамилия студента, оценки по четырем предметам. Вывести фамилии всех неуспевающих студентов с указанием номера группы и количества задолженностей.
• 44. Сформировать массив, содержащий сведения о сдаче студентами экзамена. Структурный тип содержит поля: номер группы, фамилия студента, оценка. Вывести средний балл, но каждой группе, а также номер группы, в которой получено больше всего неудовлетворительных оценок.

• [1] Подробнее см.: https://docs.python.Org/3.6/library/distutils.html.
• [2] Сборка в Windows: https://docs.python.Org/3.6/extending/windows.html.
• [3] Подробнее см.: https://docs.python.Org/3.6/extending/index.html; https://docs.python.org/3.6/c-api/index.html.
• [4] Подробнее см.: https://clocs.python.Org/3/install/.