在python和C ++之間進行通信

Question

我想創建一個python模塊，它可以從C ++類調用它的函數，並從該類調用c ++函數

我看過boost然而它似乎沒有任何意義它指的是一個共享庫（我不知道如何創建）並且我不能放棄他們在示例中使用的代碼（這看起來很混亂）

這是他們的hello world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 ++傳統，讓我們從“你好，世界”開始吧。 一個C ++函數：

char const* greet()
{
   return "hello, world";
}

可以通過編寫Boost.Python包裝器來暴露給Python：

include <boost/python.hpp>

BOOST_PYTHON_MODULE(hello_ext)
{
    using namespace boost::python;
    def("greet", greet);
}

而已。 我們完成了。 我們現在可以將其構建為共享庫。 現在可以看到生成的DLL。 這是一個Python會話示例：

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

下一站...從頭到尾構建Hello World模塊......

有人可以幫助解釋正在做什么，最重要的是python如何知道C ++文件

Answer 1

Python不了解C ++文件，它只會知道從C ++文件編譯的擴展模塊 。 此擴展模塊是一個目標文件，稱為共享庫。 這個文件有一個接口，它看起來像Python 是一個普通的Python模塊 。

只有在告訴編譯器編譯C ++文件並將其與所需的所有庫鏈接之后，才會存在此目標文件。 當然，所需的第一個庫是Boost.Python本身，它必須在您編譯的系統上可用。

您可以告訴Python為您編譯C ++文件，這樣您就不需要亂用編譯器及其庫標志。 為此，您需要一個名為setup.py的文件，您可以使用Setuptools庫或標准Distutils來定義如何在系統上安裝其他Python模塊。 安裝的其中一個步驟是編譯所有擴展模塊，稱為build_ext階段。

讓我們假設您有以下目錄和文件：

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

setup.py的內容是：

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，我們告訴Python我們要編譯一個擴展，源文件在哪里，以及要找到包含的庫。 這取決於系統 。 此處顯示的示例適用於Mac OS X系統，其中Boost庫是通過MacPorts安裝的。

hello_ext.cpp的內容如教程所示，但要注意重新排序，以便BOOST_PYTHON_MODULE宏出現在必須導出到Python的定義之后 ：

#include <boost/python.hpp>

char const* greet()
{
   return "hello, world";
}

BOOST_PYTHON_MODULE(hello_ext)
{
    using namespace boost::python;
    def("greet", greet);
}

然后，您可以通過在命令行上執行以下命令告訴Python編譯和鏈接：

$ 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標志告訴Python將編譯產品留在源文件旁邊。默認是將它們移動到build目錄，以保持源目錄清潔。）

之后，您將在hello-world目錄中找到一個名為hello_ext.dll （或Unix上的hello_ext.so ）的新文件。 如果在該目錄中啟動Python解釋器，您將能夠導入模塊hello_ext並使用函數greet ，如Boost教程中所示。

Answer 2

Python是一種解釋型語言。 這意味着它需要一個虛擬機來執行語句。 例如，如果它遇到a = 5 ，python（或者更確切地說是解釋你的python代碼的虛擬機），將在內存中創建一個包含一些信息和值5的對象，並確保對a任何后續引用都會找到物體。 對於像input這樣的更復雜的語句也是如此，在這些命令上，虛擬機將觸發一個硬編碼的例程，它將在返回讀取下一段python代碼之前做很多工作。 到現在為止還挺好。

關於模塊。 發出import語句時，python將在其路徑中查找指定的模塊名稱。 這通常是一個.py文件，只包含要解釋的純Python代碼。 但這也可以是一個.pyd文件，包含python可以使用的編譯例程，就像可執行文件可以使用共享庫一樣 。 此文件包含符號和入口點，以便在解釋器找到特殊方法名稱（如mymodule.mymethod()它知道在何處查找要執行的例程並運行它。

但是，這些例程必須符合特定的接口，這就是為什么將C / C ++函數公開給python並不簡單。 最明顯的問題是python int不是C int ，不是short ，甚至不是long 。 它是一個特殊的結構，它包含更多信息，例如引用變量的頻率（能夠為不再引用的變量釋放內存），它所擁有的值的類型等等。當然，典型的C / C ++庫不適用於這些復雜類型，但使用vanilla int ， float ， char*和其他漂亮的普通類型。 因此，必須將必要的python值轉換為庫可以理解的簡單C類型，並將庫提供的潛在結果轉換為python虛擬機可用的格式。 這就是所謂的包裝器 。 包裝器還必須處理有趣的事情，如引用計數，堆上的內存管理，初始化和完成以及其他猴子。 查看一些示例 ，了解這些代碼的外觀。 這不是非常復雜，但仍然有些工作。

現在，當調用可笑的簡單def("greet", greet);你會了解Python.Boost庫（或其他重要的包裝工具）所做的所有艱苦工作def("greet", greet); 。