时间:2022-02-08 17:49 作者:admin

前言

学习中如果碰到问题，参考官网例子：

D:\boost_1_61_0\libs\python/' target='_blank'>python\test

参考：Boost.Python 中英文文档。

利用Boost.Python实现Python C/C++混合编程

关于python与C++混合编程,事实上有两个部分

extending 所谓python 程序中调用c/c++代码, 其实是先处理c++代码, 预先生成的动态链接库, 如example.so, 而在python代码中import example;即可使用c/c++的函数 . embedding c++代码中调用 python 代码.

两者都可以用 python c 转换api,解决,具体可以去python官方文档查阅,但是都比较繁琐.

对于1,extending,常用的方案是boost.python以及swig.

swig是一种胶水语言,粘合C++,PYTHON,我前面的图形显示二叉树的文章中提到的就是利用pyqt作界面,调用c++代码使用swig生成的.so动态库.

而boost.python则直接转换,可以利用py++自动生成需要的wrapper.关于这方面的内容的入门除了boost.python官网,中文的入门资料推荐

下面话不多说了，来一起看看详细的介绍吧

导出函数

#include<string>#include<boost/python.hpp>using namespace std;using namespace boost::python;char const * greet(){ return "hello,world";}BOOST_PYTHON_MODULE(hello_ext){ def("greet", greet);}

python:

import hello_extprint hello_ext.greet()

导出类：

导出默认构造的函数的类

c++

#include<string>#include<boost/python.hpp>using namespace std;using namespace boost::python;struct World{ void set(string msg) { this->msg = msg; } string greet() { return msg; } string msg;};BOOST_PYTHON_MODULE(hello) //导出的module 名字{ class_<World>("World") .def("greet", &World::greet) .def("set", &World::set);}

python:

import hello planet = hello.World() # 调用默认构造函数，产生类对象planet.set("howdy") # 调用对象的方法print planet.greet() # 调用对象的方法

构造函数的导出：

#include<string>#include<boost/python.hpp>using namespace std;using namespace boost::python;struct World{ World(string msg):msg(msg){} //增加构造函数 World(double a, double b):a(a),b(b) {} //另外一个构造函数 void set(string msg) { this->msg = msg; } string greet() { return msg; } double sum_s() { return a + b; } string msg; double a; double b;};BOOST_PYTHON_MODULE(hello) //导出的module 名字{ class_<World>("World",init<string>())  .def(init<double,double>()) // expose another construct .def("greet", &World::greet) .def("set", &World::set) .def("sum_s", &World::sum_s);}

python 测试调用：

import helloplanet = hello.World(5,6)planet2 = hello.World("hollo world")print planet.sum_s()print planet2.greet()

如果不想导出任何构造函数，则使用no_init:

class_<Abstract>("Abstract",no_init)

类的数据成员

#include<string>#include<boost/python.hpp>using namespace std;using namespace boost::python;struct Var{ Var(string name):name(name),value(){} string const name; float value;};BOOST_PYTHON_MODULE(hello_var){ class_<Var>("Var", init<string>()) .def_readonly("name", &Var::name) //只读 .def_readwrite("value", &Var::value); //读写}

python调用:

import hello_varvar = hello_var.Var("hello_var")var.value = 3.14# var.name = 'hello' # errorprint var.name

C++类对象导出为Python的类对象，注意var.name不能赋值。

类的属性

// 类的属性#include<string>#include<boost/python.hpp>using namespace std;using namespace boost::python;struct Num{ Num(){} float get() const { return val; } void set(float val) { this->val = val; } float val;};BOOST_PYTHON_MODULE(hello_num){ class_<Num>("Num") .add_property("rovalue", &Num::get) // 对外：只读 .add_property("value", &Num::get, &Num::set);// 对外读写 .value值会改变.rovalue值，存储着同样的数据。}

python:

import hello_numnum = hello_num.Num()num.value = 10print num.rovalue # result: 10

继承

// 类的继承#include<string>#include<iostream>#include<boost/python.hpp>using namespace std;using namespace boost::python;struct Base { virtual ~Base() {}; virtual string getName() { return "Base"; } string str;};struct Derived : Base { string getName() { return "Derived"; }};void b(Base *base) { cout << base->getName() << endl; };void d(Derived *derived) { cout << derived->getName() << endl; };Base * factory() { return new Derived; }/* 下面的额外的代码如果去掉会报错。 解决地址：http://stackoverflow.com/questions/38261530/unresolved-external-symbols-since-visual-studio-2015-update-3-boost-python-link/38291152#38291152*/namespace boost{ template <> Base const volatile * get_pointer<class Base const volatile >( class Base const volatile *c) { return c; }}BOOST_PYTHON_MODULE(hello_derived){ class_<Base>("Base") .def("getName", &Base::getName) .def_readwrite("str", &Base::str); class_<Derived, bases<Base> >("Derived") .def("getName", &Derived::getName) .def_readwrite("str", &Derived::str); def("b", b); def("d", d); def("factory", factory, return_value_policy<manage_new_object>());//}

python:

import hello_derivedderive = hello_derived.factory()hello_derived.d(derive)

类的虚函数：

/* 类的虚函数，实现的功能是：可以编写Python类，来继承C++类*/#include<boost/python.hpp>#include<boost/python/wrapper.hpp>#include<string>#include<iostream>using namespace boost::python;using namespace std;struct Base{ virtual ~Base() {} virtual int f() { return 0; };};struct BaseWrap : Base, wrapper<Base>{ int f() { if (override f = this->get_override("f"))  return f(); //如果函数进行重载了，则返回重载的 return Base::f(); //否则返回基类 } int default_f() { return this->Base::f(); }};BOOST_PYTHON_MODULE(hello_virtual){ class_<BaseWrap, boost::noncopyable>("Base") .def("f", &Base::f, &BaseWrap::default_f);}

python：

import hello_virtualbase = hello_virtual.Base()# 定义派生类，继承C++类class Derived(hello_virtual.Base): def f(self): return 42derived = Derived()print base.f()print derived.f()

类的运算符/特殊函数

// 类的运算符/特殊函数#include<string>#include<iostream>// #include<boost/python.hpp> 如果仅包含该头文件，会出错#include <boost/python/operators.hpp>#include <boost/python/class.hpp>#include <boost/python/module.hpp>#include <boost/python/def.hpp>#include <boost/operators.hpp>using namespace std;using namespace boost::python;class FilePos{public: FilePos() :len(0) {} operator double()const { return len; };//重载类型转换符 int len;};// operator 方法FilePos operator+(FilePos pos, int a){ pos.len = pos.len + a; return pos; //返回的是副本}FilePos operator+(int a, FilePos pos){ pos.len = pos.len + a; return pos; //返回的是副本}int operator-(FilePos pos1, FilePos pos2){ return (pos1.len - pos2.len);}FilePos operator-(FilePos pos, int a){ pos.len = pos.len - a; return pos;}FilePos &operator+=(FilePos & pos, int a){ pos.len = pos.len + a; return pos;}FilePos &operator-=(FilePos & pos, int a){ pos.len = pos.len - a; return pos;}bool operator<(FilePos pos1, FilePos pos2){ if (pos1.len < pos2.len) return true; return false;}//特殊的方法FilePos pow(FilePos pos1, FilePos pos2){ FilePos res; res.len = std::pow(pos1.len, pos2.len); return res;}FilePos abs(FilePos pos){ FilePos res; res.len = std::abs(pos.len); return res;}ostream& operator<<(ostream& out, FilePos pos){ out << pos.len; return out;}BOOST_PYTHON_MODULE(hello_operator){ class_<FilePos>("FilePos") .def_readwrite("len",&FilePos::len) .def(self + int()) .def(int() + self) .def(self - self) .def(self - int()) .def(self += int()) .def(self -= other<int>()) .def(self < self) .def(float_(self))//特殊方法 , __float__ .def(pow(self, other<FilePos>())) // __pow__ .def(abs(self))  // __abs__ .def(str(self));  // __str__ for ostream}

注意上面的：.def(pow(self, other<FilePos>()))模板后面要加上括号。也要注意头文件的包含，否则会引发错误。

python:

import hello_operatorfilepos1 = hello_operator.FilePos()filepos1.len = 10filepos2 = hello_operator.FilePos()filepos2.len = 20;print filepos1 - filepos2

函数

函数的调用策略。

// 函数的调用策略#include<string>#include<iostream>#include<boost/python.hpp>using namespace std;using namespace boost::python;struct X{ string str;};struct Z{ int value;};struct Y{ X x; Z *z; int z_value() { return z->value; }};X & f(Y &y, Z*z){ y.z = z; return y.x; //因为x是y的数据成员，x的声明周期与y进行了绑定。因为我们的目的是：Python接口应尽可能的反映C++接口}BOOST_PYTHON_MODULE(hello_call_policy){ class_<Y>("Y") .def_readwrite("x", &Y::x) .def_readwrite("z", &Y::z) .def("z_value", &Y::z_value); class_<X>("X") .def_readwrite("str", &X::str); class_<Z>("Z") .def_readwrite("value", &Z::value); // return_internal_reference<1 表示返回的值与第一个参数有关系：即第一个参数是返回对象的拥有者（y和x都是引用的形式)。 // with_custodian_and_ward<1, 2> 表示第二个参数的生命周期依赖于第一个参数的生命周期。 def("f", f, return_internal_reference<1, with_custodian_and_ward<1, 2> >());}

函数重载

// overloading#include<string>#include<iostream>#include<boost/python.hpp>using namespace std;using namespace boost::python;struct X{ bool f(int a) { return true; } bool f(int a, double b) { return true; } bool f(int a, double b, char c) { return true; } int f(int a, int b, int c) { return a + b + c; }};bool (X::*fx1)(int) = &X::f;bool(X::*fx2)(int, double) = &X::f;bool(X::*fx3)(int, double,char) = &X::f;int(X::*fx4)(int, int,int) = &X::f;BOOST_PYTHON_MODULE(hello_overloaded){ class_<X>("X") .def("f", fx1) .def("f", fx2) .def("f", fx3) .def("f", fx4);}

python:

import hello_overloadedx = hello_overloaded.X() # create a new objectprint x.f(1) # default int typeprint x.f(2,double(3))print x.f(4,double(5),chr(6)) # chr(6) convert * to char print x.f(7,8,9)

默认参数

普通函数的默认参数：

然而通过上面的方式对重载函数进行封装时，就丢失了默认参数的信息。当然我们可以通过一般形式的封装，如下：

int f(int,double = 3.14,char const * = "hello");int f1(int x){ return f(x);}int f2(int x,double y){return f(x,y)}//int module initdef("f",f); // 所有参数def("f",f2); //两个参数def("f",f1); //一个参数

但是通过上面的形式封装很麻烦。我们可以通过宏的形式，为我们批量完成上面的功能。

C++:

// BOOST_PYTHON_FUNCTION_OVERLOADS#include<string>#include<iostream>#include<boost/python.hpp>using namespace std;using namespace boost::python;void foo(int a, char b = 1, unsigned c = 2, double d = 3){ return;}BOOST_PYTHON_FUNCTION_OVERLOADS(foo_overloads, foo, 1, 4); // 参数个数的最小为1，最大为4BOOST_PYTHON_MODULE(hello_overloaded){ def("foo", foo, foo_overloads()); //实现导出带有默认参数的函数}python:import hello_overloadedhello_overloaded.foo(1)hello_overloaded.foo(1,chr(2))hello_overloaded.foo(1,chr(2),3) # 3对应的C++为unsigned inthello_overloaded.foo(1,chr(2),3,double(4))

成员函数的默认参数：

//使用BOOST_PYTHON_MEMBER_FUNCTION_OVERLOADS 宏，完成成员函数默认参数的接口#include<string>#include<iostream>#include<boost/python.hpp>using namespace std;using namespace boost::python;struct george{ void wack_em(int a, int b = 0, char c = 'x') {  return; }};BOOST_PYTHON_MEMBER_FUNCTION_OVERLOADS(george_overloads, wack_em, 1, 3); // 参数个数的最小为1，最大为3BOOST_PYTHON_MODULE(hello_member_overloaded){ class_<george>("george")  .def("wack_em", &george::wack_em, george_overloads());}

python:

import hello_member_overloadedc = hello_member_overloaded.george()c.wack_em(1)c.wack_em(1,2)c.wack_em(1,2,chr(3))

利用init和optional实现构造函数的重载。

使用方法如下：

// init optional#include<string>#include<iostream>#include<boost/python.hpp>using namespace std;using namespace boost::python;struct X{ X(int a, char b = 'D', string c = "constructor", double b = 0.0) {}};BOOST_PYTHON_MODULE(hello_construct_overloaded){ class_<X>("X")  .def(init<int, optional<char, string, double> >()); // init 和 optional}

对象接口

Python 是动态类型的语言，C++是静态类型的。Python变量可能是：integer,float ,list ,dict,tuple,str,long,等等，还有其他类型。从Boost.Python和C++的观点来看，Python中的变量是类object的实例，在本节，我们看一下如何处理Python对象。

基本接口

// init optional#include<string>#include<iostream>#include<boost/python.hpp>#include <numpy/arrayobject.h>using namespace std;using namespace boost::python;namespace bp = boost::python;void f(object x){ int y = extract<int>(x); // retrieve an int from x}int g(object x){ extract<int> get_int(x); if (get_int.check())  return get_int(); else  return 0;}int test(object &x){ dict d = extract<dict>(x.attr("__dict__")); d["whatever"] = 4; return 0;}int test2(dict & d){ d["helloworld"] = 3; return 0;}class A {public: list lst; void listOperation(list &lst) {};};// 传入np.array数组对象，让C++进行处理int add_arr_1(object & data_obj, object rows_obj, object cols_obj){ PyArrayObject* data_arr = reinterpret_cast<PyArrayObject*>(data_obj.ptr()); float * data = static_cast<float *>(PyArray_DATA(data_arr)); // using data int rows = extract<int>(rows_obj); int cols = extract<int>(cols_obj); for (int i = 0; i < rows*cols; i++) {  data[i] += 1; } return 0;}BOOST_PYTHON_MODULE(hello_object){ def("test", test); def("test2", test2); def("add_arr_1", add_arr_1);}

python 调用：

import hello_objectdic1 = {"whatever":1}hello_object.test2(dic1)arr = np.array([1,2,3],dtype = float32)print arr.dtypeprint arrhello_object.add_arr_1(arr,1,3)print arr

总结：

以上就是这篇文章的全部内容了，希望本文的内容对大家的学习或者工作具有一定的参考学习价值，如果有疑问大家可以留言交流，谢谢大家对脚本之家的支持。

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