我硬生生地把C代碼塞進(jìn)了Python和Ruby！
▍很懶很操心
有一次，我在項(xiàng)目開發(fā)中想監(jiān)控某段空間數(shù)據(jù)的大小，即這段空間在MCU中非常有限，希望每個(gè)版本在集成軟件的時(shí)候都想獲取其使用了多少空間，防止某些愣頭青不珍惜內(nèi)存，亂塞東西。而這段空間，我定義了一個(gè)神一樣的結(jié)構(gòu)體映射到這個(gè)空間，即其他開發(fā)人員只要在結(jié)構(gòu)體增加元素即可（我使用洪荒之力將宏定義發(fā)揮到淋漓盡致才做到的，至于怎么實(shí)現(xiàn)的細(xì)節(jié)就不在這個(gè)文章討論了，后續(xù)再寫篇文章裝裝X）。
計(jì)算這個(gè)結(jié)構(gòu)體空間，要求：
在軟件集成階段就獲得這個(gè)結(jié)構(gòu)體大小，而不是MCU運(yùn)行的時(shí)候；（自動執(zhí)行）
計(jì)算這個(gè)結(jié)構(gòu)體大小，不要增加刪除原程序代碼；（悄無聲息）
方便集成工程師使用，不增加使用難度；（簡單易用）
不因?yàn)槿瞬僮鞯脑?，而?dǎo)致計(jì)算結(jié)果不準(zhǔn)確，即自動化執(zhí)行輸出結(jié)果。（無人為干擾）
總之，做這件事的目的是：每次集成的時(shí)候自動輸出結(jié)果（很懶），也不行交給其他小伙伴去手工計(jì)算，或者更改原來的結(jié)構(gòu)代碼去計(jì)算這個(gè)空間，怕其亂來搞壞了原來的代碼（很操心）。
再總之：能讓電腦干的活，干嘛要讓人去干！
于是，我就突發(fā)奇想，寫個(gè)腳本唄。
那么啥子腳本可以計(jì)算C語言的結(jié)構(gòu)體大?。?/span>
身為優(yōu)秀的“嵌入式”工程師，對這種將C語言“嵌入”到腳本中的事情肯定是要研究一番的。
Note：為了方便描述，我將具體項(xiàng)目細(xì)節(jié)和裝X的過程隱去，并將這個(gè)神一樣的結(jié)構(gòu)體簡化為：
typedef struct
{
unsigned char item_a[2];
unsigned char item_b[3];
unsigned char item_c[5];
unsigned char item_d[8];
unsigned char item_e[33];
unsigned char item_fxxk[1];
unsigned char item_fxxxk[2];
unsigned char item_fxxk_any[55];
// add items here...
}typeStructData;
▍將C/C++代碼嵌入Python
人生苦短，我用Python
溫馨提示，使用以下方法，請?zhí)崆鞍惭b：
-
Python -
GCC（例如Windows上的MinGW） -
用pip安裝pyembedc（ pip install pyembedc）
注意：Python的版本位數(shù)要跟GCC的對應(yīng)，例如都選32位的。
方法1：Python調(diào)用exe方式
步驟：
在一個(gè)臨時(shí)C文件里，編寫臨時(shí)
main函數(shù)；用GCC構(gòu)建編譯，生成exe；
通過腳本（此處選擇Python）調(diào)用運(yùn)行輸出結(jié)果；
刪除臨時(shí)C文件和exe文件。
接上代碼看看
// struct.h
typedef struct
{
unsigned char item_a[2];
unsigned char item_b[3];
unsigned char item_c[5];
unsigned char item_d[8];
unsigned char item_e[33];
unsigned char item_fxxk[1];
unsigned char item_fxxxk[2];
unsigned char item_fxxk_any[55];
}typeStructData;
import os
c_main = r'''
#include <stdio.h>
#include "struct.h"
int main(void)
{
printf("size: %d\n", sizeof(typeStructData));
return 0;
}
'''
def cal_struct_size():
f_c_main = 'xxxxsizeofstructxxxx.c'
f_run = 'xxxxsizeofstructxxxx.exe'
with open(f_c_main, 'w') as f: f.write(c_main)
gcc_compile = "gcc %s -o %s"%(f_c_main, f_run)
os.system(gcc_compile)
os.system(f_run)
if os.path.exists(f_c_main): os.remove(f_c_main)
if os.path.exists(f_run): os.remove(f_run)
if __name__ == "__main__":
cal_struct_size()
方法2：Python調(diào)用lib方式
總覺得用Python調(diào)用exe的方式有點(diǎn)low，再進(jìn)一步，那就調(diào)用lib吧，例如調(diào)用.so內(nèi)的函數(shù)或者變量。
步驟跟方法1類似：
在一個(gè)臨時(shí)C文件里，編寫臨時(shí)
main函數(shù)；用GCC構(gòu)建編譯，生成lib（
.so）；通過Python調(diào)用運(yùn)行輸出結(jié)果；
刪除臨時(shí)C文件。
Python調(diào)用lib庫有個(gè)好處，可以調(diào)用其里面的具體函數(shù)等。
// struct.c
#include <stdio.h>
typedef struct
{
unsigned char item_a[2];
unsigned char item_b[3];
unsigned char item_c[5];
unsigned char item_d[8];
unsigned char item_e[33];
unsigned char item_fxxk[1];
unsigned char item_fxxxk[2];
unsigned char item_fxxk_any[55];
}typeStructData;
int get_struct_size(void)
{
return sizeof(typeStructData);
}
import ctypes
import os
os.system('gcc -shared -Wl,-soname,struct -o struct.so -fPIC struct.c')
struct_size = ctypes.cdll.LoadLibrary('./struct.so')
def cal_struct_size():
s = struct_size.get_struct_size()
print("size: %d"%s)
if __name__ == "__main__":
cal_struct_size()
# if os.path.exists('struct.so'): os.remove('struct.so')
貌似有個(gè)小問題，如果想在腳本里面刪除這個(gè).so文件，會出現(xiàn)問題，因?yàn)闆]有辦法unload這個(gè).so。另外，關(guān)于這個(gè)話題，請參考：https://stackoverflow.com/questions/359498/how-can-i-unload-a-dll-using-ctypes-in-python
方法3：Python調(diào)用C源碼方式
調(diào)用exe和調(diào)用lib，都覺得很low，怎么辦，能不能直接插入C源碼呢？
那就用pyembedc吧，Python可以訪問C的變量，C也可以訪問Python的變量，是不是炫酷吊炸天。
例1，訪問C內(nèi)部變量
# callstruct_inline1.py
from pyembedc import C
struct_str = r'''
typedef struct
{
unsigned char item_a[2];
unsigned char item_b[3];
unsigned char item_c[5];
unsigned char item_d[8];
unsigned char item_e[33];
unsigned char item_fxxk[1];
unsigned char item_fxxxk[2];
unsigned char item_fxxk_any[55];
}typeStructData;
struct_size = sizeof(typeStructData);
'''
struct_size = 0
struct_f = C(struct_str)
print('size: %d\n'%struct_size)
例2，訪問C內(nèi)部函數(shù)
# callstruct_inline2.py
from pyembedc import embed_c
struct_str2 = r'''
typedef struct
{
unsigned char item_a[2];
unsigned char item_b[3];
unsigned char item_c[5];
unsigned char item_d[8];
unsigned char item_e[33];
unsigned char item_fxxk[1];
unsigned char item_fxxxk[2];
unsigned char item_fxxk_any[55];
}typeStructData;
int get_struct_size(void)
{
return sizeof(typeStructData);
}
'''
struct_c = embed_c(struct_str2)
print('size: %d\n'%struct_c.get_struct_size())
實(shí)際上，以上的操作，也是這個(gè)庫偷偷地調(diào)用了GCC來編譯C代碼的（只是不是顯式讓你看到而已），你不安裝對應(yīng)版本的GCC也是做不到的。
順便說是，這個(gè)pyembedc有幾個(gè)方式：
Functionspyembedc.C(string) -> intpyembedc.inline_c(string) -> intpyembedc.inline_c_precompile(string) -> int
These functions will compile
stringcontaining the C/C++ code or directives (see below) and then link dynamically and run the code.
stringis C/C++ code that can be used within a function. It can contain any valid C/C++ expression that your compiler will support.The
Cfunction will automatically provide references to all local Python variables for use in your code to read or write as if they were basic types or arrays.The
inline_candinline_c_precompilefucntion will not provide references to local Python variables and thus is faster and consumes less memory.
pyembedc.embed_c(string) -> cdllpyembedc.embed_c_precompile(string) -> cdll
These functions are used to compile code but not execute immediately. They return a CDLL object (see the CDLL python module) that can be executed later.
更多內(nèi)容，請見：https://github.com/ftrias/pyembedc
▍將C/C++代碼嵌入Ruby
生活詩意，我用Ruby
能把C代碼塞進(jìn)Python，當(dāng)然也能塞進(jìn)Ruby。對于在Ruby上插入C源碼，給大家安利一個(gè)庫RubyInline。
Inline允許您在Ruby代碼中編寫外部代碼。它會自動確定相關(guān)代碼是否已更改，并僅在必要時(shí)進(jìn)行構(gòu)建。然后將擴(kuò)展自動加載到定義擴(kuò)展的類/模塊中。您甚至可以編寫額外的構(gòu)建器，使您可以用任何語言編寫Inline代碼。使用
Inline :: C作為Module，并在Module＃inline中查找所需的API。
RubyInline還有以下Features：
快速，輕松地內(nèi)嵌在ruby腳本中的C或C ++代碼。
可擴(kuò)展以與其他語言一起使用。
紅寶石和C基本類型之間的自動轉(zhuǎn)換
* char，unsigned，unsigned int，char *，int，long，unsigned longinline_c_raw用于自動轉(zhuǎn)換不充分時(shí)。
僅當(dāng)內(nèi)聯(lián)代碼已更改時(shí)才重新編譯。
假裝是安全的。
僅需要標(biāo)準(zhǔn)的ruby庫，無需下載其他內(nèi)容。
require "inline"
class MyTest
inline do |builder|
builder.c "
long factorial(int max) {
int i=max, result=1;
while (i >= 2) { result *= i--; }
return result;
}"
end
end
t = MyTest.new()
factorial_5 = t.factorial(5)
require 'inline'
class MyTest
inline(:C) do |builder|
builder.include '<iostream>'
builder.add_compile_flags '-x c++', '-lstdc++'
builder.c '
void hello(int i) {
while (i-- > 0) {
std::cout << "hello" << std::endl;
}
}'
end
end
t = MyTest.new()
t.hello(3)
是不是很好玩，是不是很想試試？但是我告訴你，我在Windows上沒搞成功，但在Linux上搞起來了。應(yīng)了網(wǎng)上某句話：想學(xué)Ruby，就用Linux吧，別在Windows上瞎折騰。話說回來，這個(gè)嵌入式C源碼的用法，個(gè)人感覺Ruby的比Python的簡潔直觀。該用哪種方法，看實(shí)際需要吧。更多內(nèi)容，詳見：https://github.com/seattlerb/rubyinline
▍總結(jié)
想將C/C++塞進(jìn)腳本，需要借助GCC，它才是讓你裝逼讓你飛的前提條件。
本文授權(quán)轉(zhuǎn)載自公眾號“嵌入式軟件實(shí)戰(zhàn)派”，作者實(shí)戰(zhàn)派師姐
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