python与C++之间的通信

communicate between python and C++

本文关键字：通信 之间 C++ python      更新时间：2023-10-16

我想创建一个python模块，它可以从C++类调用函数，并从该类调用C++函数

我看过boost，但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)，我不能放弃他们在示例中使用的代码(这似乎很令人困惑)

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

遵循C/C++的传统，让我们从"你好，世界"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);
}

就这样，我们完了。我们现在可以将其构建为共享库。生成的DLL现在是Python可见。下面是一个Python会话示例：

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

下一站。。。从头到尾构建Hello World模块。。。

有人能帮忙解释一下正在做什么，最重要的是python是如何了解C++文件的吗

Python不知道C++文件，它只知道从C++文件编译的扩展模块。这个扩展模块是一个对象文件，称为共享库。这个文件有一个接口，它看起来像是一个普通的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，此对象文件才会存在。当然，需要的第一个库是Boost.Python本身，它必须在编译的系统上可用。

您可以告诉Python为您编译C++文件，这样您就不需要干扰编译器及其库标志。为此，您需要一个名为setup.py的文件，在该文件中，您可以使用Setuptools库或标准Distutils来定义如何在系统上安装其他Python模块。安装的步骤之一是编译所有扩展模块，称为build_ext阶段。

假设您有以下目录和文件：

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

setup.py的内容为：

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])

正如您所看到的，我们告诉Python有一个我们想要编译的扩展，源文件在哪里，所包含的库在哪里这取决于系统。这里显示的示例适用于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，但要注意重新排序，以便BOOST_PYTHON_MODULE宏出现在必须导出到Python:的定义之后

#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将编译产品放在源文件旁边。默认情况下，将它们移动到build目录，以保持源目录的清洁。)

之后，您将在hello-world目录中找到一个名为hello_ext.dll(或Unix上的hello_ext.so)的新文件。如果在该目录中启动Python解释器，则可以导入模块hello_ext并使用函数greet，如Boost教程中所示。

Python是一种解释语言。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的任何后续引用都能找到该对象。input等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，在返回读取下一段python代码之前，该例程将在后台做大量工作。到目前为止，一切都很好。

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。但它也可以是.pyd文件，包含python可以使用的已编译例程，就像可执行文件使用共享库一样。这个文件包含符号和入口点，这样当解释器找到一个特殊的方法名(如mymodule.mymethod())时，它就知道在哪里可以找到要执行的例程并运行它

然而，这些例程必须符合特定的接口，这就是为什么向python公开C/C++函数并不简单的原因。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，它保存了更多的信息，比如变量被引用的频率(以便能够为不再被引用的变量释放内存)、它所保存的值的类型等。当然，典型的C/C++库不适用于这些复杂的类型，而是使用普通的int、float、char*和其他漂亮的普通类型。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。请参阅一些示例，了解这些代码的外观。这并不十分复杂，但仍有一些工作要做。

现在，当调用简单得离谱的def("greet", greet);时，您可以了解Python.Boost库(或其他重要的包装工具)在后台所做的所有艰苦工作。

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