python是一門功能強大的高級腳本語言，它的強大不僅表現在其自身的功能上，而且還表現在其良好的可擴展性上，正因如此，python已經開始受到越來越多人的青睞，並且被屢屢成功地應用於各類大型軟體系統的開發過程中。
與其它普通腳本語言有所不同，Python程式設計師可以藉助Python語言提供的API，使用C或者C++來對Python進行功能性擴展，從而即可以利用Python方便靈活的語法和功能，又可以獲得與C或者C++幾乎相同的執行性能。執行速度慢是幾乎所有腳本語言都具有的共性，也是倍受人們指責的一個重要因素，Python則通過與C語言的有機結合巧妙地解決了這一問題，從而使腳本語言的應用範圍得到了很大擴展。
在用Python開發實際軟體系統時，很多時候都需要使用C/C++來對Python進行擴展。最常見的情況是目前已經存在一個用C編寫的庫，需要在Python語言中使用該庫的某些功能，此時就可以藉助Python提供的擴展功能來實現。此外，由於Python從本質上講還是一種腳本語言，某些功能用Python實現可能很難滿足實際軟體系統對執行效率的要求，此時也可以藉助Python提供的擴展功能，將這些關鍵代碼段用C或者C++實現，從而提供程序的執行性能。
本文主要介紹Python提供的C語言擴展接口，以及如何使用這些接口和C/C++語言來對Python進行功能性擴展，並輔以具體的實例講述如何實現Python的功能擴展。
1. Python的C語言接口
Python是用C語言實現的一種腳本語言，本身具有優良的開放性和可擴展性，並提供了方便靈活的應用程式接口(API)，從而使得C/C++程式設計師能夠在各個級別上對Python解釋器的功能進行擴展。在使用C/C++對Python進行功能擴展之前，必須首先掌握Python解釋所提供的C語言接口。
1.1 Python對象(PyObject)
Python是一門面向對象的腳本語言，所有的對象在Python解釋器中都被表示成PyObject，PyObject結構包含Python對象的所有成員指針，並且對Python對象的類型信息和引用計數進行維護。在進行Python的擴展編程時，一旦要在C或者C++中對Python對象進行處理，就意味著要維護一個PyObject結構。
在Python的C語言擴展接口中，大部分函數都有一個或者多個參數為PyObject指針類型，並且返回值也大都為PyObject指針。
1.2 引用計數
為了簡化內存管理，Python通過引用計數機制實現了自動的垃圾回收功能，Python中的每個對象都有一個引用計數，用來計數該對象在不同場所分別被引用了多少次。每當引用一次Python對象，相應的引用計數就增1，每當消毀一次Python對象，則相應的引用就減1，只有當引用計數為零時，才真正從內存中刪除Python對象。
下面的例子說明了Python解釋器如何利用引用計數來對Pyhon對象進行管理：
在C/C++中處理Python對象時，對引用計數進行正確的維護是一個關鍵問題，處理不好將很容易產生內存泄漏。Python的C語言接口提供了一些宏來對引用計數進行維護，最常見的是用Py_INCREF()來增加使Python對象的引用計數增1，用Py_DECREF()來使Python對象的引用計數減1。
1.3 數據類型
Python定義了六種數據類型：整型、浮點型、字符串、元組、列表和字典，在使用C語言對Python進行功能擴展時，首先要了解如何在C和Python的數據類型間進行轉化。
整型、浮點型和字符串
在Python的C語言擴展中要用到整型、浮點型和字符串這三種數據類型時相對比較簡單，只需要知道如何生成和維護它們就可以了。下面的例子給出了如何在C語言中使用Python的這三種數據類型：
元組
Python語言中的元組是一個長度固定的數組，當Python解釋器調用C語言擴展中的方法時，所有非關鍵字(non-keyword)參數都以元組方式進行傳遞。下面的例子示範了如何在C語言中使用Python的元組類型：
列表
Python語言中的列表是一個長度可變的數組，列表比元組更為靈活，使用列表可以對其存儲的Python對象進行隨機訪問。下面的例子示範了如何在C語言中使用Python的列表類型：
Python
2. Python的C語言擴展
2.1 模塊封裝
在了解了Python的C語言接口後，就可以利用Python解釋器提供的這些接口來編寫Python的C語言擴展，假設有如下一個C語言函數：
Python
該函數的功能是計算某個給定自然數的階乘，如果想在Python解釋器中調用該函數，則應該首先將其實現為Python中的一個模塊，這需要編寫相應的封裝接口，如下所示：
一個典型的Python擴展模塊至少應該包含三個部分：導出函數、方法列表和初始化函數。