前言
大家都知道Python的優點是開發效率高，使用方便，C++則是運行效率高，這兩者可以相輔相成，不管是在Python項目中嵌入C++代碼，或是在C++項目中用Python實現外圍功能，都可能遇到Python調用C++模塊的需求，下面列舉出集中c++代碼導出成Python接口的幾種基本方法，一起來學習學習吧。
原生態導出
Python解釋器就是用C實現，因此只要我們的C++的數據結構能讓Python認識，理論上就是可以被直接調用的。我們實現test1.cpp如下
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#include <Python.h>
int Add(int x, int y)
{
return x + y;
}
int Del(int x, int y)
{
return x - y;
}
PyObject* WrappAdd(PyObject* self, PyObject* args)
{
int x, y;
if (!PyArg_ParseTuple(args, "ii", &x, &y))
{
return NULL;
}
return Py_BuildValue("i", Add(x, y));
}
PyObject* WrappDel(PyObject* self, PyObject* args)
{
int x, y;
if (!PyArg_ParseTuple(args, "ii", &x, &y))
{
return NULL;
}
return Py_BuildValue("i", Del(x, y));
}
static PyMethodDef test_methods[] = {
{"Add", WrappAdd, METH_VARARGS, "something"},
{"Del", WrappDel, METH_VARARGS, "something"},
{NULL, NULL}
};
extern "C"
void inittest1()
{
Py_InitModule("test1", test_methods);
}
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編譯命令如下
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g++ -fPIC -shared test1.cpp -I/usr/include/python2.6 -o test1.so
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運行Python解釋器，測試如下
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>>> import test1
>>> test1.Add(1,2)
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這裏要注意一下幾點
- 如果生成的動態庫名字爲test1，則源文件裏必須有inittest1這個函數，且Py_InitModule的第一個參數必須是“test1”，否則Python導入模塊會失敗
- 如果是cpp源文件，inittest1函數必須用extern "C"修飾，如果是c源文件，則不需要。原因是Python解釋器在導入庫時會尋找initxxx這樣的函數，而C和C++對函數符號的編碼方式不同，C++在對函數符號進行編碼時會考慮函數長度和參數類型，具體可以通過
nm test1.so查看函數符號，c++filt工具可通過符號反解出函數原型
通過boost實現
我們使用和上面同樣的例子，實現test2.cpp如下
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#include <boost/python/module.hpp>
#include <boost/python/def.hpp>
using namespace boost::python;
int Add(const int x, const int y)
{
return x + y;
}
int Del(const int x, const int y)
{
return x - y;
}
BOOST_PYTHON_MODULE(test2)
{
def("Add", Add);
def("Del", Del);
}
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其中BOOST_PYTHON_MODULE的參數爲要導出的模塊名字
編譯命令如下
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g++ test2.cpp -fPIC -shared -o test2.so -I/usr/include/python2.6 -I/usr/local/include -L/usr/local/lib -lboost_python
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注意： 編譯時需要指定boost頭文件和庫的路徑，我這裏分別是/usr/local/include和/usr/local/lib
或者通過setup.py導出模塊
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#!/usr/bin/env python
from distutils.core import setup
from distutils.extension import Extension
setup(name="PackageName",
ext_modules=[
Extension("test2", ["test2.cpp"],
libraries = ["boost_python"])
])
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Extension的第一個參數爲模塊名，第二個參數爲文件名
執行如下命令
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這時會生成build目錄，找到裏面的test2.so，並進入同一級目錄，驗證如下
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>>> import test2
>>> test2.Add(1,2)
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>>> test2.Del(1,2)
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導出類
test3.cpp實現如下
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#include <boost/python.hpp>
using namespace boost::python;
class Test
{
public:
int Add(const int x, const int y)
{
return x + y;
}
int Del(const int x, const int y)
{
return x - y;
}
};
BOOST_PYTHON_MODULE(test3)
{
class_<Test>("Test")
.def("Add", &Test::Add)
.def("Del", &Test::Del);
}
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注意：BOOST_PYTHON_MODULE裏的.def使用方法有點類似Python的語法，等同於
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class_<Test>("Test").def("Add", &Test::Add);
class_<Test>("Test").def("Del", &Test::Del);
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編譯命令如下
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g++ test3.cpp -fPIC -shared -o test3.so -I/usr/include/python2.6 -I/usr/local/include/boost -L/usr/local/lib -lboost_python
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測試如下
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>>> import test3
>>> test = test3.Test()
>>> test.Add(1,2)
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>>> test.Del(1,2)
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導出變參函數
test4.cpp實現如下
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#include <boost/python.hpp>
using namespace boost::python;
class Test
{
public:
int Add(const int x, const int y, const int z = 100)
{
return x + y + z;
}
};
int Del(const int x, const int y, const int z = 100)
{
return x - y - z;
}
BOOST_PYTHON_MEMBER_FUNCTION_OVERLOADS(Add_member_overloads, Add, 2, 3)
BOOST_PYTHON_FUNCTION_OVERLOADS(Del_overloads, Del, 2, 3)
BOOST_PYTHON_MODULE(test4)
{
class_<Test>("Test")
.def("Add", &Test::Add, Add_member_overloads(args("x", "y", "z"), "something"));
def("Del", Del, Del_overloads(args("x", "y", "z"), "something"));
}
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這裏Add和Del函數均採用了默認參數，Del爲普通函數，Add爲類成員函數，這裏分別調用了不同的宏，宏的最後兩個參數分別代表函數的最少參數個數和最多參數個數
編譯命令如下
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g++ test4.cpp -fPIC -shared -o test4.so -I/usr/include/python2.6 -I/usr/local/include/boost -L/usr/local/lib -lboost_python
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測試如下
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>>> import test4
>>> test = test4.Test()
>>> print test.Add(1,2)
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>>> print test.Add(1,2,z=3)
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>>> print test4.Del(1,2)
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>>> print test4.Del(1,2,z=3)
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導出帶Python對象的接口
既然是導出爲Python接口，調用者難免會使用Python特有的數據結構，比如tuple,list,dict，由於原生態方法太麻煩，這裏只記錄boost的使用方法，假設要實現如下的Python函數功能
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def Square(list_a)
{
return [x * x for x in list_a]
}
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即對傳入的list每個元素計算平方，返回list類型的結果
代碼如下
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#include <boost/python.hpp>
boost::python::list Square(boost::python::list& data)
{
boost::python::list ret;
for (int i = 0; i < len(data); ++i)
{
ret.append(data[i] * data[i]);
}
return ret;
}
BOOST_PYTHON_MODULE(test5)
{
def("Square", Square);
}
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編譯命令如下
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g++ test5.cpp -fPIC -shared -o test5.so -I/usr/include/python2.6 -I/usr/local/include/boost -L/usr/local/lib -lboost_python
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測試如下
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>>> import test5
>>> test5.Square([1,2,3])
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boost實現了boost::python::tuple, boost::python::list, boost::python::dict這幾個數據類型，使用方法基本和Python保持一致，具體方法可以查看boost頭文件裏的boost/python/tuple.hpp及其它對應文件
另外比較常用的一個函數是boost::python::make_tuple() ，使用方法如下
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boost::python::tuple(int a, int b, int c)
{
return boost::python::make_tuple(a, b, c);
}
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總結
以上就是這篇文章的全部內容了，希望本文的內容對大家的學習或者工作能帶來一定的幫助，如果有疑問大家可以留言交流。
