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  • Boost Python学习笔记(二)

    你将学到什么

    • 如何在Python中调用C++代码
    • 如何在C++中调用Python代码

    在Python中调用C++代码

    首先定义一个动物类(include/animal.h)

    #pragma once
    
    #include <string>
    
    class Animal
    {
    public:
      Animal(std::string name);
      virtual ~Animal();
    
      virtual void call();
      virtual void move();
      void eat(std::string food);
    
    protected:
      std::string name_;
    };
    

    其实现代码如下(src/animal.cpp)

    #include <iostream>
    #include "animal.h"
    
    Animal::Animal(std::string name):name_(name)
    {
    }
    
    Animal::~Animal()
    {
    }
    
    void Animal::call()
    {
      std::cout << name_ << ": call" << std::endl;
    }
    
    void Animal::move()
    {
      std::cout << name_ << ": moving" << std::endl;
    }
    
    void Animal::eat(std::string food)
    {
      std::cout << name_ << ": eat " << food << std::endl;
    }
    

    接着编写其导出代码(include/boost_wrapper.h)

    #pragma once
    
    #include <boost/python/wrapper.hpp>
    #include "animal.h"
    
    class AnimalWrap: public Animal, public boost::python::wrapper<Animal>
    {
    public:
      AnimalWrap(std::string name);
      virtual ~AnimalWrap();
    
      void call();
      void move();
    };
    

    其导出实现如下(src/boost_wrapper.cpp)

    #include <boost/python/module.hpp>
    #include <boost/python/class.hpp>
    #include "boost_wrapper.h"
    
    using namespace boost::python;
    using namespace boost::python::detail;
    
    AnimalWrap::AnimalWrap(std::string name):Animal(name)
    {
    }
    
    AnimalWrap::~AnimalWrap()
    {
    }
    
    void AnimalWrap::call()
    {
      if (override func = this->get_override("call"))
        func();
      Animal::call();
    }
    
    void AnimalWrap::move()
    {
      if (override func = this->get_override("move"))
        func();
      Animal::move();
    }
    
    BOOST_PYTHON_MODULE_INIT(boost)
    {
        class_<AnimalWrap, boost::noncopyable>("Animal", init<std::string>())
            .def("call", &Animal::call)
            .def("move", &Animal::move)
            .def("eat", &Animal::eat);
    }
    

    最后编写CMakeLists.txt

    cmake_minimum_required(VERSION 2.8)
    project(boost)
    
    set(CMAKE_CXX_FLAGS  "-Wall -g")
    
    ### 此处的动态库名必须和BOOST_PYTHON_MODULE()中定义的保持一致,即最后生成的库必须名为boost.so
    file(GLOB SRC "src/*.cpp")
    add_library(boost SHARED ${SRC})
    set_target_properties(boost PROPERTIES PREFIX "")
    
    #dependencies
    INCLUDE(FindPkgConfig)
    pkg_check_modules(PYTHON REQUIRED python)
    include_directories(include /usr/local/include ${PYTHON_INCLUDE_DIRS})
    link_directories(/usr/local/lib ${PYTHON_LIBRARY_DIRS})
    target_link_libraries(boost boost_python)
    

    项目最终目录结构

    # tree .
    .
    ├── build
    ├── CMakeLists.txt
    ├── include
    │   ├── animal.h
    │   └── boost_wrapper.h
    └── src
        ├── animal.cpp
        └── boost_wrapper.cpp
    
    3 directories, 5 files
    

    编译

    # cd build
    # cmake ..
    # make
    

    编写测试文件(build/zoo.py)

    import boost
    
    def show():
        wolf = boost.Animal("wolf")
        wolf.eat("beef")
        goat = boost.Animal("gota")
        goat.eat("grass")
    
    if __name__ == '__main__':
        show()
    

    执行测试

    # cd build
    # python zoo.py
    wolf: eat beef
    gota: eat grass
    

    在C++中调用Python代码

    在上个项目的根目录添加源文件(main.cpp)

    #include <iostream>
    #include <boost/python.hpp>
    
    using namespace boost::python;
    
    int main()
    {
      Py_Initialize();
      if (!Py_IsInitialized())
      {
        std::cout << "Initialize failed" << std::endl;
        return -1;
      }
    
      try
      {
        object sys_module = import("sys");
        str module_directory(".");
        sys_module.attr("path").attr("insert")(1, module_directory);
        object module = import("zoo");
        module.attr("show")();
      }
      catch (const error_already_set&)
      {
        PyErr_Print();
      }
      Py_Finalize();
      return 0;
    }
    

    修改CMakeLists.txt

    cmake_minimum_required(VERSION 2.8)
    project(boost)
    
    set(CMAKE_CXX_FLAGS  "-Wall -g")
    
    ### 此处的动态库名必须和BOOST_PYTHON_MODULE()中定义的保持一致,即最后生成的库必须名为boost.so
    file(GLOB SRC "src/*.cpp")
    add_library(boost SHARED ${SRC})
    set_target_properties(boost PROPERTIES PREFIX "")
    add_executable(core main.cpp)
    
    #dependencies
    INCLUDE(FindPkgConfig)
    pkg_check_modules(PYTHON REQUIRED python)
    include_directories(include /usr/local/include ${PYTHON_INCLUDE_DIRS})
    link_directories(/usr/local/lib ${PYTHON_LIBRARY_DIRS})
    target_link_libraries(boost boost_python)
    target_link_libraries(core boost ${PYTHON_LIBRARIES})
    

    编译并执行测试

    # cd build
    # cmake ..
    # make
    # ./core
    wolf: eat beef
    gota: eat grass
    

    总结

    考虑这样一个需求,我们要展示一个动物园中的动物,但是动物的种类和个数都不固定,这就导致我们动物园的show方法需要经常变动,有什么办法可以避免程序的反复编译呢?一种方式就是使用配置文件,将需要展示的动物写入配置文件,然后动物园的show方法通过解析配置文件来生成需要展示的内容;另一种方式就是通过Python脚本来实现,因为Python脚本不需要编译,相比于配置文件的方式,Python脚本的方式不需要设计配置文件格式,也不需要实现复杂的解析逻辑,使用起来更加灵活。

    在上面的例子中,我们使用Python脚本实现了原本应该在main.cpp中实现的show方法,然后在main.cpp中调用它,后面如果有改动我们直接修改Python脚本即可,无需重编程序。

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