Raspberry Pi 3で、C言語からPython言語で作成した関数の呼び出しプログラムを作成しました。Python言語で作成した関数は、入力パラメータを持ち、戻り値を返します。

Python言語で作成した関数

C言語から呼ばれる関数を次に示す。パラメータで入力した値を表示し、戻り値に計算した結果を返します。

def multiply(a, b):
    print "a:", a, "b:", b
    c = 12345*6789
    print 'The result of 12345 x 6789 :', c
    return c

Python言語で作成した関数を呼び出すC言語プログラム

Python言語で作成した関数を呼び出すためのC言語の関数を次に示します。

PyObject* PyImport_ImportModule(const char *name)
モジュールをインポートします。戻り値は、インポートされたモジュールかトップレベルパッケージへの新しい参照か、失敗した場合は例外を設定して NULL を返します。
PyObject* PyObject_GetAttrString(PyObject *o, const char *attr_name)
オブジェクト o から、名前 attr_name の属性を取得します。成功すると属性値を返し失敗すると NULL を返します。
int PyList_Append(PyObject *list, PyObject *item)
オブジェクト item を list の末尾に追加します。成功すると 0 を返します; 失敗すると -1 を返し、例外をセットします。
void PySys_SetArgv(int argc, wchar_t **argv)
argc および argv に基づいて sys.argv を設定します。これらの引数はプログラムの main() に渡した引数に似ていますが、最初の要素が Python インタプリタの宿主となっている実行形式の名前ではなく、実行されるスクリプト名を参照しなければならない点が違います。
int PyRun_SimpleString(const char *command)
__main__ モジュールの中で command に含まれる Python ソースコードを実行します。 __main__ がまだ存在しない場合は作成されます。正常終了の場合は 0 を返し、また例外が発生した場合は -1 を返します。
PyObject* PyString_FromString(const char *v)
v を値に持つ文字列オブジェクトを返します。失敗すると NULL を返します。
PyObject* PyImport_Import(PyObject *name)
現在の “import フック関数” を呼び出すための高水準のインタフェースです。
void Py_DECREF(PyObject *o)
オブジェクト o に対する参照カウントを一つ減らします。オブジェクトが NULL であってはいけません。
int PyCallable_Check(PyObject *o)
オブジェクト o が呼び出し可能オブジェクトかどうか調べます。オブジェクトが呼び出し可能であるときに 1 を返し、そうでないときには 0 を返します。
PyObject* PyTuple_New(Py_ssize_t len)
サイズが len の新たなタプルオブジェクトを返します。失敗すると NULL を返します。
PyObject* PyInt_FromLong(long ival)
ival の値を使って新たな整数オブジェクトを生成します。
int PyTuple_SetItem(PyObject *p, Py_ssize_t pos, PyObject *o)
p の指すタプルオブジェクト内の位置 pos に、オブジェクト o への参照を挿入します。成功した場合には 0 を返します。
PyObject* PyObject_CallObject(PyObject *callable_object, PyObject *args)
呼び出し可能な Python オブジェクト callable_object をタプルで指定された引数 args とともに呼び出します。
void Py_XDECREF(PyObject *o)
オブジェクト o への参照カウントを一つ減らします。

作成したC言語プログラムを次に示します。

#include <Python.h>

int main(int argc, char *argv[])
{
    PyObject *pName, *pModule, *pFunc;
    PyObject *pArgs, *pValue;
    int i;

    if (argc < 3) {
        fprintf(stderr,"Usage: call pythonfile funcname [args]\n");
        return 1;
    }

    Py_Initialize();
	
	PyObject *sys = PyImport_ImportModule("sys");
	PyObject *path = PyObject_GetAttrString(sys, "path");
	PyList_Append(path, PyString_FromString("."));	
	PySys_SetArgv(argc, argv); 
	PyRun_SimpleString("import os, sys\n");
    pName = PyString_FromString(argv[1]);
    pModule = PyImport_Import(pName);
    Py_DECREF(pName);

    if (pModule != NULL) {
        pFunc = PyObject_GetAttrString(pModule, argv[2]);
    	
        /* pFunc is a new reference */
        if (pFunc && PyCallable_Check(pFunc)) {
            pArgs = PyTuple_New(argc - 3);
            for (i = 0; i < argc - 3; ++i) {
                pValue = PyInt_FromLong(atoi(argv[i + 3]));
                if (!pValue) {
                    Py_DECREF(pArgs);
                    Py_DECREF(pModule);
                    fprintf(stderr, "Cannot convert argument\n");
                    return 1;
                }
                /* pValue reference stolen here: */
                PyTuple_SetItem(pArgs, i, pValue);
            }
            pValue = PyObject_CallObject(pFunc, pArgs);
            Py_DECREF(pArgs);
            if (pValue != NULL) {
                printf("Result of call: %ld\n", PyInt_AsLong(pValue));
                Py_DECREF(pValue);
            }
            else {
                Py_DECREF(pFunc);
                Py_DECREF(pModule);
                PyErr_Print();
                fprintf(stderr,"Call failed\n");
                return 1;
            }
        }
        else {
            if (PyErr_Occurred())
                PyErr_Print();
            fprintf(stderr, "Cannot find function \"%s\"\n", argv[2]);
        }
        Py_XDECREF(pFunc);
        Py_DECREF(pModule);
    }
    else {
        PyErr_Print();
        fprintf(stderr, "Failed to load \"%s\"\n", argv[1]);
        return 1;
    }
    Py_Finalize();
    return 0;
}

作成したプログラムのコンパイル・実行

作成したプログラムを実行すると次のように表示されます。

$ gcc test3.cpp -I/usr/include/python2.7 -L/usr/lib/python2.7/config -lpython2.7
$ ./a.out py_function multiply 55 66
a: 55 b: 66
The result of 12345 x 6789 : 83810205
Result of call: 83810205