python和C++之间的通信答案

【问题标题】：communicate between python and C++python和C++之间的通信
【发布时间】：2014-02-07 23:35:37
【问题描述】：

我想创建一个 python 模块，它可以从 C++ 类调用其函数并从该类调用 c++ 函数

我看过 boost 但是它似乎没有任何意义它指的是一个共享库（我不知道如何创建），我不能放纵他们在示例中使用的代码（看起来很混乱）

这是他们的 hello world 教程 (http://www.boost.org/doc/libs/1_55_0b1/libs/python/doc/tutorial/doc/html/index.html#python.quickstart)

按照 C/C++ 的传统，让我们从“hello, world”开始。一个 C++ 函数：

char const* greet()
{
   return "hello, world";
}

可以通过编写 Boost.Python 包装器向 Python 公开：

include <boost/python.hpp>

BOOST_PYTHON_MODULE(hello_ext)
{
    using namespace boost::python;
    def("greet", greet);
}

就是这样。我们完成了。我们现在可以将其构建为共享库。生成的 DLL 现在是对 Python 可见。这是一个 Python 会话示例：

>>> import hello_ext
>>> print hello_ext.greet()
hello, world

下一站...从头到尾构建您的 Hello World 模块...

有人可以帮忙解释一下正在做什么，最重要的是 python 是如何知道 C++ 文件的

【问题讨论】：

看看 SWIG。 Boost.Python 需要它自己的库来与您的扩展链接，而这个库对于任何使用您的代码的人来说都是一种痛苦。 SWIG 会给你一个 .cpp 文件，你可以像用 C++ 编写的任何其他 Python 模块一样编译它。

标签： python c++ boost boost-python

【解决方案1】：

Python 不知道 C++ 文件，它只会知道从 C++ 文件编译的 扩展模块。这个扩展模块是一个目标文件，称为共享库。这个文件有一个界面，看起来 Python 就好像它是一个普通的 Python 模块。

只有在您告诉编译器编译 C++ 文件并将其与所需的所有库链接后，此目标文件才会存在。当然，需要的第一个库是 Boost.Python 本身，它必须在您正在编译的系统上可用。

您可以告诉 Python 为您编译 C++ 文件，这样您就不需要弄乱编译器及其库标志。为此，您需要一个名为 setup.py 的文件，您可以在其中使用 Setuptools 库或标准 Distutils 来定义如何在系统上安装其他 Python 模块。安装步骤之一是编译所有扩展模块，称为build_ext 阶段。

让我们假设您有以下目录和文件：

hello-world/
├── hello_ext.cpp
└── setup.py

setup.py的内容是：

from distutils.core import setup
from distutils.extension import Extension


hello_ext = Extension(
    'hello_ext',
    sources=['hello_ext.cpp'],
    include_dirs=['/opt/local/include'],
    libraries=['boost_python-mt'],
    library_dirs=['/opt/local/lib'])


setup(
    name='hello-world',
    version='0.1',
    ext_modules=[hello_ext])

如您所见，我们告诉 Python 有一个我们要编译的扩展，源文件在哪里，以及包含的库在哪里。 这取决于系统。此处显示的示例适用于 Mac OS X 系统，其中 Boost 库是通过 MacPorts 安装的。

hello_ext.cpp 的内容如教程中所示，但请注意重新排序，以便BOOST_PYTHON_MODULE 宏出现在必须导出到 Python 的任何定义之后：：：： p>

#include <boost/python.hpp>

char const* greet()
{
   return "hello, world";
}

BOOST_PYTHON_MODULE(hello_ext)
{
    using namespace boost::python;
    def("greet", greet);
}

然后您可以通过在命令行上执行以下命令来告诉 Python 为您编译和链接：

$ python setup.py build_ext --inplace
running build_ext
building 'hello_ext' extension
/usr/bin/clang -fno-strict-aliasing -fno-common -dynamic -pipe -Os -fwrapv -DNDEBUG -g -fwrapv -O3 -Wall -Wstrict-prototypes -I/opt/local/include -I/opt/local/Library/Frameworks/Python.framework/Versions/2.7/include/python2.7 -c hello_ext.cpp -o build/temp.macosx-10.9-x86_64-2.7/hello_ext.o
/usr/bin/clang++ -bundle -undefined dynamic_lookup -L/opt/local/lib -Wl,-headerpad_max_install_names -L/opt/local/lib/db46 build/temp.macosx-10.9-x86_64-2.7/hello_ext.o -L/opt/local/lib -lboost_python-mt -o ./hello_ext.so

（--inplace 标志告诉 Python 将编译的产品留在源文件旁边。默认是将它们移动到 build 目录，以保持源目录干净。）

之后，您将在hello-world 目录中找到一个名为hello_ext.dll（或在Unix 上为hello_ext.so）的新文件。如果您在该目录中启动 Python 解释器，您将能够导入模块 hello_ext 并使用函数 greet，如 Boost 教程中所示。

【讨论】：

【解决方案2】：

Python 是一种解释型语言。这意味着它需要一个虚拟机来执行这些语句。例如，如果遇到a = 5，python（或者更确切地说是解释你的 python 代码的虚拟机）将在内存中创建一个包含一些信息和值 5 的对象，并确保对a 的任何以下引用会找到对象。对于像input 这样的更复杂的语句也是如此，在这些命令上，虚拟机将触发一个硬编码例程，该例程将在后台执行大量工作，然后返回阅读下一段 Python 代码。到目前为止，一切顺利。

关于模块。当发出import 语句时，python 将在其路径中查找指定的模块名称。这通常是一个 .py 文件，只包含要解释的纯 Python 代码。但这也可以是一个.pyd 文件，其中包含python 可以使用的编译例程，就像一个可执行文件对shared library 所做的那样。该文件包含符号和入口点，因此当解释器找到像 mymodule.mymethod() 这样的特殊方法名称时，它知道在哪里可以找到要执行的例程并运行它。

但是，这些例程必须符合特定的接口，这就是为什么将 C/C++ 函数暴露给 python 并不简单的原因。最明显的问题是pythonint不是Cint，不是short，甚至不是long。这是一个特殊的结构，它包含更多信息，例如引用变量的频率（以便能够为不再引用的变量释放内存），它所持有的值的类型等。当然，典型的 C/ C++ 库不适用于这些复杂类型，但使用 vanilla int、float、char* 和其他不错的普通类型。因此，必须将必要的 python 值转换为库可以理解的简单 C 类型，并将库提供的潜在结果转换回 python 虚拟机可用的格式。这就是所谓的包装器。包装器还必须处理一些有趣的事情，比如引用计数、堆上的内存管理、初始化和终结以及其他猴子。请参阅examples 以了解此类代码的外观。这不是非常复杂，但仍然需要一些工作。

现在，当调用极其简单的 def("greet", greet); 时，您会了解 Python.Boost 库（或其他相关的包装工具）在后台所做的所有艰苦工作。

【讨论】：