如何使用 pybind11 从 C++ 调用 python function？

Question

请考虑以下 C++ pybind11 程序：

#include <pybind11/embed.h>

namespace py = pybind11;

int main() {
    py::scoped_interpreter guard{};

    py::dict locals;

    py::exec(R"(

        import sys

        def f():
            print(sys.version)

    )", py::globals(), locals);

    locals["f"]();  // <-- ERROR
}

py::exec调用和封闭的import sys调用都成功，但是调用locals["f"]()会抛出异常：

NameError: name 'sys' is not defined

在 function f的第一行。

预期的行为是程序打印 python 系统版本。

有任何想法吗？

更新：

我按照@DavidW 的建议修改了程序：

#include <pybind11/embed.h>

namespace py = pybind11;

int main() {
    py::scoped_interpreter guard{};

    py::dict globals = py::globals();

    py::exec(R"(

        import sys

        def f():
            print(sys.version)

    )", globals, globals);

    globals["f"]();  // <-- WORKS NOW
}

现在它可以工作了。

我不是 100% 确定我理解发生了什么，所以我会很感激解释。

（特别是通用globals / locals字典的修改是否会影响任何其他脚本。是否有一些全局字典是exec脚本正在修改的 python 解释器的一部分？或者py::globals()是否复制了它state 所以执行的脚本与其他脚本隔离？）

更新 2 ：

所以看起来有全局变量和局部变量是同一个字典是默认的 state：

$ python
>>> globals() == locals()
True
>>> from __main__ import __dict__ as x
>>> x == globals()
True
>>> x == locals()
True

...并且两者的默认值是__main__.__dict__ ，无论是什么（ __main__.__dict__是py::globals()返回的字典）

我仍然不清楚__main__.__dict__到底是什么。

Answer 1

所以最初的问题（在评论中解决）是具有不同的全局变量和局部变量会导致它被评估为好像它在 class 中（参见Python 文档的exec - PyBind11 ZC1C425268E68384D1AB450 的行为基本相同）

请记住，在模块级别，全局变量和局部变量是同一个字典。 如果 exec 获得两个单独的对象作为全局对象和局部对象，则代码将被执行，就好像它嵌入在 class 定义中一样。

A function scope 不查找在其封闭的 class 中定义的变量 - 这不起作用

class C:
    import sys
    def f():
        print(sys.version)
        # but C.sys.version would work

因此您的代码不起作用。

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pybind11::globals返回一个在多个地方共享的字典：

返回表示当前执行帧中的全局变量的字典，如果没有帧（通常在嵌入解释器时），则返回__main__.__dict__ 。

因此对这本字典的任何修改都将是持久的并保持不变（这可能不是你想要的。）。 在您的情况下，它可能是__main__.__dict__但通常“当前执行框架”可能会从调用到调用发生变化，具体取决于您跨越 C++-Python 边界的程度。 For example, if a Python function calls a C++ function that modifies globals() then exactly what you modify depends on the caller.

我的建议是创建一个新的空dict并将其传递给exec 。 这可确保您在全新的非共享命名空间中运行。

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__main__只是一个代表“顶级代码环境”的特殊模块。 像任何模块一样有一个__dict__ 。 在 REPL 中运行时，它是全局 scope。 从pybind11的角度来看，它只是一个带有 dict 的模块，您可能不应该随便写入它（除非您真的决定要故意放一些东西以在全球范围内共享它）。