Python調(diào)用C++程序的方法詳解
前言
大家都知道Python的優(yōu)點(diǎn)是開發(fā)效率高，使用方便，C++則是運(yùn)行效率高，這兩者可以相輔相成，不管是在Python項(xiàng)目中嵌入C++代碼，或是在C++項(xiàng)目中用Python實(shí)現(xiàn)外圍功能，都可能遇到Python調(diào)用C++模塊的需求，下面列舉出集中c++代碼導(dǎo)出成Python接口的幾種基本方法，一起來學(xué)習(xí)學(xué)習(xí)吧。
原生態(tài)導(dǎo)出
Python解釋器就是用C實(shí)現(xiàn)，因此只要我們的C++的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)能讓Python認(rèn)識(shí)，理論上就是可以被直接調(diào)用的。我們實(shí)現(xiàn)test1.cpp如下
#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);
}
編譯命令如下
g++ -fPIC -shared test1.cpp -I/usr/include/python2.6 -o test1.so
運(yùn)行Python解釋器，測(cè)試如下
>>> import test1 >>> test1.Add(1,2) 3
這里要注意一下幾點(diǎn)
- 如果生成的動(dòng)態(tài)庫名字為test1，則源文件里必須有inittest1這個(gè)函數(shù)，且Py_InitModule的第一個(gè)參數(shù)必須是“test1”，否則Python導(dǎo)入模塊會(huì)失敗
- 如果是cpp源文件，inittest1函數(shù)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(dǎo)入庫時(shí)會(huì)尋找initxxx這樣的函數(shù)，而C和C++對(duì)函數(shù)符號(hào)的編碼方式不同，C++在對(duì)函數(shù)符號(hào)進(jìn)行編碼時(shí)會(huì)考慮函數(shù)長(zhǎng)度和參數(shù)類型，具體可以通過
nm test1.so查看函數(shù)符號(hào)，c++filt工具可通過符號(hào)反解出函數(shù)原型
通過boost實(shí)現(xiàn)
我們使用和上面同樣的例子，實(shí)現(xiàn)test2.cpp如下
#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);
}
其中BOOST_PYTHON_MODULE的參數(shù)為要導(dǎo)出的模塊名字
編譯命令如下
g++ test2.cpp -fPIC -shared -o test2.so -I/usr/include/python2.6 -I/usr/local/include -L/usr/local/lib -lboost_python
注意： 編譯時(shí)需要指定boost頭文件和庫的路徑，我這里分別是/usr/local/include和/usr/local/lib
或者通過setup.py導(dǎo)出模塊
#!/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"])
])
Extension的第一個(gè)參數(shù)為模塊名，第二個(gè)參數(shù)為文件名
執(zhí)行如下命令
python setup.py build
這時(shí)會(huì)生成build目錄，找到里面的test2.so，并進(jìn)入同一級(jí)目錄，驗(yàn)證如下
>>> import test2 >>> test2.Add(1,2) 3 >>> test2.Del(1,2) -1
導(dǎo)出類
test3.cpp實(shí)現(xiàn)如下
#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);
}
注意：BOOST_PYTHON_MODULE里的.def使用方法有點(diǎn)類似Python的語法，等同于
class_<Test>("Test").def("Add", &Test::Add);
class_<Test>("Test").def("Del", &Test::Del);
編譯命令如下
g++ test3.cpp -fPIC -shared -o test3.so -I/usr/include/python2.6 -I/usr/local/include/boost -L/usr/local/lib -lboost_python
測(cè)試如下
>>> import test3 >>> test = test3.Test() >>> test.Add(1,2) 3 >>> test.Del(1,2) -1
導(dǎo)出變參函數(shù)
test4.cpp實(shí)現(xiàn)如下
#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"));
}
這里Add和Del函數(shù)均采用了默認(rèn)參數(shù)，Del為普通函數(shù)，Add為類成員函數(shù)，這里分別調(diào)用了不同的宏，宏的最后兩個(gè)參數(shù)分別代表函數(shù)的最少參數(shù)個(gè)數(shù)和最多參數(shù)個(gè)數(shù)
編譯命令如下
g++ test4.cpp -fPIC -shared -o test4.so -I/usr/include/python2.6 -I/usr/local/include/boost -L/usr/local/lib -lboost_python
測(cè)試如下
>>> import test4 >>> test = test4.Test() >>> print test.Add(1,2) 103 >>> print test.Add(1,2,z=3) 6 >>> print test4.Del(1,2) -1 >>> print test4.Del(1,2,z=3) -1
導(dǎo)出帶Python對(duì)象的接口
既然是導(dǎo)出為Python接口，調(diào)用者難免會(huì)使用Python特有的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，比如tuple,list,dict，由于原生態(tài)方法太麻煩，這里只記錄boost的使用方法，假設(shè)要實(shí)現(xiàn)如下的Python函數(shù)功能
def Square(list_a)
{
return [x * x for x in list_a]
}
即對(duì)傳入的list每個(gè)元素計(jì)算平方，返回list類型的結(jié)果
代碼如下
#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);
}
編譯命令如下
g++ test5.cpp -fPIC -shared -o test5.so -I/usr/include/python2.6 -I/usr/local/include/boost -L/usr/local/lib -lboost_python
測(cè)試如下
>>> import test5 >>> test5.Square([1,2,3]) [1, 4, 9]
boost實(shí)現(xiàn)了boost::python::tuple, boost::python::list, boost::python::dict這幾個(gè)數(shù)據(jù)類型，使用方法基本和Python保持一致，具體方法可以查看boost頭文件里的boost/python/tuple.hpp及其它對(duì)應(yīng)文件
另外比較常用的一個(gè)函數(shù)是boost::python::make_tuple() ，使用方法如下
boost::python::tuple(int a, int b, int c)
{
return boost::python::make_tuple(a, b, c);
}
總結(jié)
以上就是這篇文章的全部?jī)?nèi)容了，希望本文的內(nèi)容對(duì)大家的學(xué)習(xí)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。
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