打通Python和C++之后,世界都和谐了

2017-11-07

打通Python和C++之后,世界都和谐了

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：

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); 
}

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

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()

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; 
};

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); 
    } 
}

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) 
    ;    
}

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()