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打通Python和C++

打通Python和C++


Python作为世界上最好的胶水语言(哼,世界上最好的语言当然是PHP==),利用Python的简洁和C++的高效,基本可以解决99%的问题了吧~

一般的,Python和C++的交互分为这两种情况:

  1. 用C++扩展Python:当一个Python项目中出现了性能瓶颈时,将瓶颈部分抽离出来,用C++封装成一个Python可以调用的模块(so库);
  2. 将Python内嵌入C++:当一个C++项目中有部分功能预期将会经常变更需求,期望获得更高的灵活性时,将这部分功能用Python实现,在C++中进行调用。 这篇文章将简单介绍下第一部分的一种做法。

Boost.Python

Boost作为一个大宝库,提供了我们所需要的这一功能。并且,在Boost的许多库中,已经默认使用了Boost.Python,所以也算是经过了充分的测试。

安装

Boost的大部分功能都是以头文件的形式提供的,无需安装;但是也有少部分功能,需要进行手动编译。不幸,Boost.Python也是其中之一。

参照Getting Started on Unix Variants的第五部分内容,即可安装Boost.Python。安装完成后,可以在相关目录(我的是/usr/local/lib下)看到相关的so文件。

Hello World

用C++实现一个模块,在Python中调用时,可以返回一个特定的字符串。

#include <boost/python.hpp>

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

BOOST_PYTHON_MODULE(hello_boostpy)
{
	using namespace boost::python;
	def("greet", greet);
}
复制代码

太简单了,代码基本说明了一切~

将其编译成动态链接库的形式:

 
g++ -I /usr/include/python2.7/ -fPIC -shared -o hello_boostpy.so hello_boostpy.cc -lboost_python
复制代码

这时可以使用ldd看看hello_boostpy.so可不可以找到libboost_python,找不到的话,需要手动将其路径加入环境变量LD_LIBRARY_PATH中,或者用ldconfig相关的命令也可以。

接下来就可以在Python中使用hello_boostpy库了:

# -*- coding: utf-8 -*-
import sys
sys.path.append('.')


def test():
    import hello_boostpy
    return hello_boostpy.greet()


if __name__ == "__main__":
    print test()
复制代码

Expose Class

接下来,我们在C++实现的模块中,添加一个类,并且尝试向C++方向传入Python的list类型对象。

C++类:

#include <boost/python.hpp>
#include <vector>
#include <string>
#include <sstream>
using namespace boost::python;

struct Person
{
	void set_name(std::string name) { this->name = name; }
	std::string print_info();
	void set_items(list& prices, list& discounts);
	
	
	std::string name;
	std::vector<double> item_prices;
	std::vector<double> item_discounts;
};
复制代码

其中,Python方的list类型,在Boost.Python中有一个对应的实现boost::python::list(相应的,dict、tuple等类型都有对应实现)。在set_items中,我们将会用boost::python::extract对数据类型做一个转换。

void Person::set_items(list& prices, list& discounts)
{
	for(int i = 0; i < len(prices); ++i)
	{
		double price = extract<double>(prices[i]);
		double discount = extract<double>(discounts[i]);
		item_prices.push_back(price);
		item_discounts.push_back(discount);
	}
}
复制代码

Python模块定义部分依旧是非常直观的代码:

BOOST_PYTHON_MODULE(person)
{
	class_<Person>("Person")
		.def("set_name", &Person::set_name)
		.def("print_info", &Person::print_info)
		.def("set_items", &Person::set_items)
	;	
}
复制代码

在Python代码中,就可以像使用一个Python定义的类一样使用Person类了:

# -*- coding: utf-8 -*-
import sys
sys.path.append('.')


def test():
    import person
    p = person.Person()
    p.set_name('Qie')
    p.set_items([100, 123.456, 888.8], [0.3, 0.1, 0.5])
    print p.print_info()


if __name__ == "__main__":
    test()
复制代码

Py++

上面的模块封装过程,看上去还是有些枯燥,有不少地方都是重复的工作。那么可不可以自动的进行呢?Py++提供了这样的能力,它可以帮你自动生成Boost.Python的相关代码,对于接口数量比较多的模块来说,可以极大的减少工作量,也减少了出错的概率。具体使用方法,可以参见Tutorial

Boost.Python的更多内容,参见官方文档 Tutorial
相关代码参见GitHub saber


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