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Python中如何调用C++类

2023-06-27 14:04:16 深夜i -- --

Python C++ 类调用

Python和C++分别是高级编程语言和中级编程语言，两者在不同领域都有着广泛的应用。在工业制造、游戏引擎、物理仿真等方面，C++被广泛使用，而Python则被广泛用于数据科学、机器学习、Web开发等方面。有时候，我们需要将两种编程语言结合起来，因为每种语言都有其优势。

在C++中，类是一种强有力的封装机制，它可以将数据和函数（即方法）捆绑在一起，以便用户可以创建特定对象并访问其属性和方法。但在Python中，类是一个基本的编程概念，Python中的所有数据类型都是对象，且都有属性和方法。

在Python中，外部库是用C++编写的，我们可以将C++类封装为Python类，以便在Python中调用C++类。这可以通过使用Python的C扩展API来实现。

以下是一个将C++类封装为Python类的例子：


// C++类声明
class MyClass {
public:
  void say_hello();
};
// C++类实现
void MyClass::say_hello() {
  std::cout << "Hello from C++" << std::endl;
}
// 将C++类封装为Python类
#include <Python.h>
#include <string>
static PyObject* myclass_new(PyTypeObject* type, PyObject* args, PyObject* kwds) {
  MyClass* self = (MyClass*)type->tp_alloc(type, 0);
  if (self != NULL) {
    self->name = std::string("");
  }
  return (PyObject*)self;
}
static void myclass_dealloc(MyClass* self) {
  Py_TYPE(self)->tp_free((PyObject*)self);
}
static int myclass_init(MyClass* self, PyObject* args, PyObject* kwds) {
  static char* kwlist[] = { NULL };
  if (!PyArg_ParseTupleAndKeywords(args, kwds, "", kwlist))
    return -1;
  
  return 0;
}
static PyObject* myclass_say_hello(MyClass* self) {
  self->say_hello();
  Py_INCREF(Py_None);
  return Py_None;
}
static PyMethodDef myclass_methods[] = {
  { "say_hello", (PyCFunction)myclass_say_hello, METH_NOARGS, "Say hello from C++" },
  { NULL } // 结束标志
};
static PyTypeObject myclass_type = {
  PyVarObject_HEAD_INIT(NULL, 0)
  "my_module.MyClass", // 类名
  sizeof(MyClass), // 类对象大小
  0, // 项 1 ：TP_FLAGS
  (destructor)myclass_dealloc, // 项 2 ：TP_DEALLOC
  0, // 项 3 ：TP_PRINT
  0, // 项 4 ：TP_GETATTR
  0, // 项 5 ：TP_SETATTR
  0, // 项 6 ：TP_COMPARE
  0, // 项 7 ：TP_REPR
  0, // 项 8 ：TP_AS_NUMBER
  0, // 项 9 ：TP_AS_SEQUENCE
  0, // 项 10：TP_AS_MAPPING
  0, // 项 11：TP_HASH
  0, // 项 12：TP_CALL
  0, // 项 13：TP_STR
  0, // 项 14：TP_GETATTRO
  0, // 项 15：TP_SETATTRO
  0, // 项 16：TP_AS_BUFFER
  Py_TPFLAGS_DEFAULT | // 项 4 ：TP_GETATTR
  0;
// Python模块函数
static PyModuleDef my_module =
  "my_module";
// 模块初始化
PyMODINIT_FUNC PyInit_my_module(void) {
  if (PyType_Ready(&myclass_type) < 0)
    return NULL;
  
  PyObject* m = PyModule_Create(&my_module);
  if (m == NULL)
    return NULL;
  
  Py_INCREF(&myclass_type);
  PyModule_AddObject(m, "MyClass", (PyObject*)&myclass_type);
  return m;
}

在上面的例子中，我们封装了一个名为MyClass的C++类，并在Python中将其封装为一个名为my_module.MyClass的Python类。在这里，我们使用了Python的C扩展API，其中包括一些用于封装C++类的宏和函数，如PyTypeObject、PyMethodDef和PyModuleDef等。

在定义完成后，我们可以在Python中使用my_module.MyClass类。例如，以下是一个简单的Python程序，演示了如何创建对象并调用方法：

python
import my_module
obj = my_module.MyClass()
obj.say_hello()

通过将C++类封装为Python类，我们能够方便地在Python中使用C++的优势。这为Python的应用范畴提供了更多选择，并使开发者可以借助其相互补充的特性更轻松地开发功能丰富的应用程序。

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