如何在Python中实现C++类，由C++调用？

Question

我有一个C++编写的类接口。我有几个实现这个接口的类也用C++编写。这些调用在一个较大的C++程序的上下文中，它基本上实现了“Maple”。我希望能够用Python编写这个接口的实现，并允许它们在较大的C++程序的上下文中使用，就像它们是用C++编写的一样。

关于Python和C++接口的文章很多，但我无法弄清楚如何做我想做的事情。我能找到的最接近的地方是这里：http://www.cs.brown.edu/~jwicks/boost/libs/python/doc/tutorial/doc/html/python/exposing.html#python.class_virtual_functions，但这并不完全正确。

更具体的，假设我有一个现有的C++接口定义了类似的：

// myif.h
class myif {
   public:
     virtual float myfunc(float a);
};

我想做的是：

// mycl.py
... some magic python stuff ...
class MyCl(myif):
  def myfunc(a):
    return a*2

那么，回到我的C++代码中，我想说的是：

// mymain.cc
void main(...) {
  ... some magic c++ stuff ...
  myif c = MyCl();  // get the python class
  cout << c.myfunc(5) << endl;  // should print 10
}

我希望这足够清楚；）

Answer 1

最简单的例子；请注意，由于Base不是纯虚拟的，所以它很复杂。我们开始了：

1. baz.cpp公司：

   #include<string>
   #include<boost/python.hpp>
   using std::string;
   namespace py=boost::python;
   
   struct Base{
     virtual string foo() const { return "Base.foo"; }
     // fooBase is non-virtual, calling it from anywhere (c++ or python)
     // will go through c++ dispatch
     string fooBase() const { return foo(); }
   };
   struct BaseWrapper: Base, py::wrapper<Base>{
     string foo() const{
       // if Base were abstract (non-instantiable in python), then
       // there would be only this->get_override("foo")() here
       //
       // if called on a class which overrides foo in python
       if(this->get_override("foo")) return this->get_override("foo")();
       // no override in python; happens if Base(Wrapper) is instantiated directly
       else return Base::foo();
     }
   };
   
   BOOST_PYTHON_MODULE(baz){
     py::class_<BaseWrapper,boost::noncopyable>("Base")
       .def("foo",&Base::foo)
       .def("fooBase",&Base::fooBase)
     ;
   }
   

2. 酒吧.py

   import sys
   sys.path.append('.')
   import baz
   
   class PyDerived(baz.Base):
     def foo(self): return 'PyDerived.foo'
   
   base=baz.Base()
   der=PyDerived()
   print base.foo(), base.fooBase()
   print der.foo(), der.fooBase()
   

3. 生成文件

   default:
          g++ -shared -fPIC -o baz.so baz.cpp -lboost_python `pkg-config python --cflags`
   

结果是：

Base.foo Base.foo
PyDerived.foo PyDerived.foo

在这里您可以看到fooBase()（非虚拟c++函数）如何调用virtualfoo()，无论是在c++还是python中，virtualfoo()都解析为重写。你可以在c++中从基类派生一个类，它的工作原理是一样的。

编辑（提取c++对象）：

PyObject* obj; // given
py::object pyObj(obj); // wrap as boost::python object (cheap)
py::extract<Base> ex(pyObj); 
if(ex.check()){ // types are compatible
  Base& b=ex(); // get the wrapped object
  // ...
} else {
  // error
}

// shorter, thrwos when conversion not possible
Base &b=py::extract<Base>(py::object(obj))();

从PyObject*构造py::object，并使用py::extract查询python对象是否与您试图提取的内容匹配：PyObject* obj; py::extract<Base> extractor(py::object(obj)); if(!extractor.check()) /* error */; Base& b=extractor();