在python中调用CC++

曹刚

Python是一种很好用的胶水语言，利用Python的简洁和C++的高效，基本可以解决99%的问题了，剩下那1%的问题也就不是问题了，毕竟不是所有问题都可解。一般的，Python和C++的交互分为这两种情况：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）；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。这里讨论前者，在python中调用C/C++代码的方法很多，这里记录三种方法的使用。1C/C++编译成可执行文件，python通过subprocess调用C/C++代码正常编写，然后编译成exe/elf格式的可执行文件，Python利用subprocess调用该可执行文件即可。好处是改动小，不好是至少需要两个进程跑代码，而且C/C++和Python通讯比较麻烦。这种方法简单粗暴，不太好用，没什么好说的。2ctypesC/C++在编写代码的时候略微改动，然后编译成dll/so格式的动态库文件，Python利用ctypes调用该库文件即可。好处一个进程内运行，C/C++侧改动小，坏处是Python侧需适配代码比较多。ctypes是python自带的一个库，可以用来调用c/cpp的动态链接库。使用ctypes调用c++代码步骤如下：编写cpp代码，将其编译成动态链接库（.so或者.dll文件）。在python代码文件中导入ctypes库，并使用ctypes.cdll.LoadLibrary()方法加载动态链接库。使用ctypes定义c++函数的参数类型和返回值类型，并调用c++函数。2.1编译C++一个简单的demo：dll.cppextern"C"intadd(inta,intb){ returna+b;}123在目录python_call_c_cpp下，使用g++编译dll.cppg++--shared-fPICdll.cpp-olibadd.so1编译完成后，在目录下会生成一个libadd.so文件：2.2python调用C/C++库main.pyimportctypes#加载动态链接库lib=ctypes.cdll.LoadLibrary("./libadd.so")#定义函数参数类型和返回值类型lib.add.argtypes=[ctypes.c_int,ctypes.c_int]lib.add.restype=ctypes.c_int#调用C++函数result=lib.add(1,2)print("调用C++库的结果："+str(result))1234567891011执行python3main.py:3Boost.PythonBoost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。3.1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。Boost.Python需要进行手动编译。3.2一个简单的demo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。#includecharconst*greet(){ return"hello,boost";}BOOST_PYTHON_MODULE(hello_boostpy){ usingnamespaceboost::python; def("greet",greet);}123456789101112将其编译成动态链接库的形式：g++-I/usr/include/python2.7/-fPIC-shared-ohello_boostpy.sohttp://hello_boostpy.cc-lboost_python1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。在Python中使用hello_boostpy库:#-*-coding:utf-8-*-importsyssys.path.append('.')deftest():importhello_boostpyreturnhello_boostpy.greet()if__name__=="__main__":printtest()123456789101112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#include#include#includeusingnamespaceboost::python;structPerson{ voidset_name(std::stringname){this->name=name;} std::stringprint_info(); voidset_items(list&prices,list&discounts); std::stringname; std::vectoritem_prices; std::vectoritem_discounts;};1234567891011121314151617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。voidPerson::set_items(list&prices,list&discounts){ for(inti=0;i(prices[i]); doublediscount=extract(discounts[i]); item_prices.push_back(price); item_discounts.push_back(discount); }}12345678910Python模块定义部分依旧是非常直观的代码：BOOST_PYTHON_MODULE(person){ class_ ("Person") .def("set_name",&erson::set_name) .def("print_info",&erson::print_info) .def("set_items",&erson::set_items) ; }12345678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-*-importsyssys.path.append('.')deftest():importpersonp=person.Person()p.set_name('Qie')p.set_items([100,123.456,888.8],[0.3,0.1,0.5])printp.print_info()if__name__=="__main__":test()123456789101112131415