在OpenHarmony标准系统上使用Python调用C/C++的SO库(移植python3.8到OpenHarmony标准系统) 精华

离北况归

发布于 2023-12-24 12:40

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笔者最近将python解释器cpython3.8移植到了OpenHarmony标准系统上。并且开源相关编译产物。

开源仓库：在OpenHarmony标准系统上部署Python3.8编程环境

本文介绍如何在OpenHarmony标准系统上部署Python3.8编程环境，并且使用Python调用C/C++的SO库。

在OpenHarmony标准系统上使用Python调用C/C++的SO库

移植思路分享：

1.使用 OpenHarmony NDK 在X86的linux主机上交叉编译出OpenHarmony arm平台可以运行的Cpython解释器。

2.OpenHarmony系统采用llvm项目中的libc作为C运行时库，在系统侧使用libc ++ .so库来承载，应用侧使用libc++_shared.so来承载，两边一套代码，不同的C++命名空间。 https://gitee.com/openharmony/docs/blob/master/zh-cn/application-dev/napi/ohos-abi.md#c-abi

3.可执行文件格式:

OpenHarmony系统采用ELF文件格式作为全系统的二进制文件格式

目前缺失的模块:
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1.在OpenHarmony标准系统上部署Python3.8编程环境

使用环境
- OpenHarmony 4.0R
- SDK: OpenHarmony SDK 官方发布渠道获取的4.0.10.5

1.1 在OpenHarmony arm64位上部署python3.8编程环境

相关文件下载地址：python3.8 for arm64 OpenHarmony

1.解压cpython-3.8_oh_install.tar.xz文件为cpython-3.8_oh_install.tar文件

2.将解压好的cpython-3.8_oh_install.tar文件发送到开发板data目录,将cpython-3.8_oh_install.tar解压。

hdc file send cpython-3.8_oh_install.tar /data
hdc shell #进入开发板终端
cd data
tar -xvf cpython-3.8_oh_install.tar
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3.设置python命令(cpython编译出来的可执行文件)所在路径

export PYTHONHOME=/data/cpython-3.8_oh_instal/bin
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4.设置python库文件所在路径，包含两个路径

# /data/cpython-3.8_oh_install/lib/python3.8里面有基础库的.py文件
# /data/cpython-3.8_oh_install/lib/python3.8/lib-dynload里面有zlib、libffi等三方库的so 以及 import math需要的math.cpython-38-aarch64-linux-gnu.so等诸如此类的so
export PYTHONPATH=/data/cpython-3.8_oh_install/lib/python3.8:/data/cpython-3.8_oh_install/lib/python3.8/lib-dynload

# 设置third_party的so库的查找位置 
# 因为把third_party的，例如libffi的库文件放在/data/cpython-3.8_oh_install/lib/python3.8/lib-dynload
export LD_LIBRARY_PATH=/data/cpython-3.8_oh_install/lib/python3.8/lib-dynload:$LD_LIBRARY_PATH
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5.运行python3

cd cpython-3.8_oh_install
./bin/python3
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6.将开发板连接网络，安装pip

# 安装pip
./bin/python3 -m ensurepip --upgrade

# 卸载pip
./bin/python3 -m pip uninstall pip

# pip管理的三方列表
./bin/bin/pip3 list

# 安装requests库，使用国内清华源
./bin/bin/pip3 install -i https://pypi.tuna.tsinghua.edu.cn/simple requests

# 卸载requests库
./bin/bin/pip3 uninstall request

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7.将64位python3和pip添加到系统环境变量中

export PATH=/data/cpython-3.8_oh_install/bin:$PATH
export PATH=/data/cpython-3.8_oh_install/bin/bin:$PATH

#上一步中pip3 and pip3.8被安装在/data/cpython-3.8_oh_instal
export PATH="/data/cpython-3.8_oh_instal/bin/bin:$PATH"
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2.在OpenHarmony标准系统中使用Python的ctypes模块调用C/C++的SO库（类似于NAPI）

使用环境
- OpenHarmony 4.0R
- SDK: OpenHarmony SDK 官方发布渠道获取的4.0.10.5
- 编译环境：ubuntu18.04

下面以一个简单的例子来实现在OpenHarmony标准系统中用Python的ctypes模块调用C/C++的SO库（类似于NAPI），按照以下步骤进行：

1.下载example工程，工程目录结构为

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├── CMakeLists.txt
└── example.c
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example.c内容如下

#include <stdio.h>

// 一个简单的C函数，将两个整数相加并返回结果
int add(int a, int b) {
    return a + b;
}
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CMakeLists.txt

add_library(example SHARED example.c)
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2.使用OpenHarmony NDK编译example工程，下载 OpenHarmony SDK 到linux环境,解压好其中linux的native-linux-x64-x.x.x.x-Release.zip包

3.设置OpenHarmony NDK 64位编译工具链环境变量

# 设置 ohos 64bit 库编译工具链环境变量 aarch64-linux-ohos
export OHOS_SDK=/home/jiajiahao/OpenHarmony/ndk/ohos-sdk/linux  # 此处是我的ohos_sdk解压目录，请替换为你自己的解压目录

export AS=${OHOS_SDK}/native/llvm/bin/llvm-as
export CC="${OHOS_SDK}/native/llvm/bin/clang --target=aarch64-linux-ohos"
export CXX="${OHOS_SDK}/native/llvm/bin/clang++ --target=aarch64-linux-ohos"
export LD=${OHOS_SDK}/native/llvm/bin/ld.lld
export STRIP=${OHOS_SDK}/native/llvm/bin/llvm-strip
export RANLIB=${OHOS_SDK}/native/llvm/bin/llvm-ranlib
export OBJDUMP=${OHOS_SDK}/native/llvm/bin/llvm-objdump
export OBJCOPY=${OHOS_SDK}/native/llvm/bin/llvm-objcopy
export NM=${OHOS_SDK}/native/llvm/bin/llvm-nm
export AR=${OHOS_SDK}/native/llvm/bin/llvm-ar
export CFLAGS="-fPIC -D__MUSL__=1"
export CXXFLAGS="-fPIC -D__MUSL__=1"
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4.设置好OpenHarmony NDK编译环境后，编译example工程

cd example
mkdir build 
cd build 
make clean

 # /home/jiajiahao/OpenHarmony/ndk/ohos-sdk/linux是此处是我的ohos_sdk解压目录，请替换为你自己的解压目录
/home/jiajiahao/OpenHarmony/ndk/ohos-sdk/linux/native/build-tools/cmake/bin/cmake -DCMAKE_TOOLCHAIN_FILE=/home/jiajiahao/OpenHarmony/ndk/ohos-sdk/linux/native/build/cmake/ohos.toolchain.cmake  .. -L 

make
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5.将编译好的libexample.so发送到开发板上，使用Python调用so库

执行以下代码：

创建一个名为example.py的Python文件，编写如下代码：
import ctypes

# 加载C共享库
libexample = ctypes.CDLL('./libexample.so')

# 调用C函数
result = libexample.add(2, 3)
print("Result:", result)
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6.调用so库，最后得到两个数字相加的结果。
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