使用boost.python進行混合開發

原文請參照官網和各方參考，本文有改動！

參考鏈接：http://blog.csdn.net/lanbing510/article/details/12197901

引言：

1??簡介：

Boost.Python 是?Boost的一個組件。而?Boost是目前很紅火的準?C++標準庫，它提供了很多組件使得人們可以用?C++語言更方便地實現更多的功能。 Boost.Python就是?Boost眾多組件中的一個。但它是個特例，它的目的不是單純地增強?C++語言的功能，而是希望利用?C++語言來增強?Python語言的能力。使用?Boost.Python庫，我可以方便地將?C++語言寫的程序庫用于?Python語言，可以用?Python更好地完成更多的任務。

好吧，我承認，我忘了說很重要的一點。那就是，通過?Boost.Python，我們不僅僅可以用?C++來擴展?Python，我們還可以將?Python嵌入?C++。其實?Python運行環境本身就提供了一套嵌入?Python到其它語言的?API，不過是?C語言寫的。有了這套?API，我們就完全可以將?Python嵌入到?C/C++語言程序中去。但是，由于?Python本身是一門面向對象的、動態類型的語言，還帶垃圾收集，而?C是個面向過程的、靜態類型的、不帶垃圾收集的程序設計語言。因此，直接使用這套?C?API非常痛苦。 Boost.Python用面向對象 +模板的方法將這套?C?API重新包裝了一下，我們用起來就清爽多了。不過，目前這個包裝還不完善，因此可能還是需要直接使用一部分?Python?C?API。等它長大了我再來介紹它。

1.1??Boost.Python的特性

目前?Boost.Python 特性包括： o???????????支持?C++引用和指針 o???????????Globally Registered Type Coercions o???????????自動跨模塊類型轉換 o???????????高效的函數重載 o????????????C++異常到?Python異常的轉化 o???????????參數默認值 o???????????關鍵字參數 o???????????在?C++程序中訪問?Python語言中的對象 o???????????導出?C++迭代器為?Python迭代器 o???????????文檔字符串

1.2??跟其它工具的比較

目前有多個工具可以實現跟?Boost.Python類似的功能，如?SWIG，SIP等。但是它們有很大的不同。SWIG和?SIP都定義了一種接口描述語言。我需要先寫一個接口描述文件，用于描述我要導出的?C++函數和類。然后通過一個翻譯器，將接口描述文件翻譯成?C++程序。最后編譯連接生成的?C++程序來生成擴展庫。而?Boost.Python用于導出?C++函數和類的時候，我需要添加的也是?C++的代碼，這是?Boost.Python的最大特點之一。 SWIG 比較適合用來包裝?C語言程序，最近也開始增強一些對?C++的支持，但是到目前還不支持嵌套類等?C++特性。SIP似乎除了用在包裝?Qt庫之外，就沒幾個人用。而?Boost.Python可能是這三者之間對?C++支持最好的一個。不過?Boost.Python也有缺點，就是它使用了大量模板技巧，因此當要導出的元素比較多時，編譯非常慢。不過幸好作為“膠水”，我并不需要經常修改和重編譯，而且如果使用預編譯頭的話可以進一步提高編譯速度。 Boost.Python 的另外一個優點是，它的設計目標就是讓?C++程序庫可以透明地導出到?Python中去。即在完全不修改原來?C++程序的情況下，導出給?Python用。在這種設計理念下設計出來的?Boost.Python比同類工具支持了給完善的?C++特性，能夠最大程度地保證不修改原?C++程序。要知道貿然修改別人的程序，往往會帶來許多難以察覺的錯誤。

1.3. 進行環境搭建：Boost1.53 可以直接進行exe安裝，省去了編譯的麻煩；官網可下載 boost_1_53_0-msvc-10.0-64.exe

?????????????

2. 建立一個dll工程，命名為例如CSLIC：進行代碼練習

?? 2.1. 從最小的C函數開始

添加包含路徑和庫路徑之后，添加以下包含：

#include <boost/python.hpp> #include <boost/python/module.hpp> #include <boost/python/def.hpp> #include <boost/python/to_python_converter.hpp>void dummyFunc(){cout << "Dummy function called!" << endl; }
對應的Wrapper為： BOOST_PYTHON_MODULE(CSLIC) { def(fun, dummyFunc)； }這里需要留意的是，對應的MODULE里邊的那個名字必須和 命名為例如CSLIC 里邊制定的庫 名字完全一樣，否則python導入對應的模塊時候會報錯誤。

關于第一次環境搭建，我們需要注意的有四點：

1.????????在編譯時，需要讓編譯器知道?Boost.Python和?Python的頭文件所在目錄； 2.????????在連接時，需要讓連接器知道?Boost.Python和?Python的庫文件所在目錄； 3.????????在連接時，讓連接器知道我們要生成的是動態連接庫，并且注意動態連接庫的主文件名要跟模塊名一致； 4.????????在運行?Python解釋器并裝入?Baby模塊時，需要在當前目錄或系統目錄下找得到?Boost.Python和?Baby模塊對應的動態連接庫； 如果使用不同的操作系統、編譯器或者?IDE、不同版本的?Python運行環境或?Boost.Python庫，成功運行上面的例子需要的設置可能不同，但我們只要注意保證上面四點，應該不會有什么大問題。

2.2.? 構建類和結構體（一個小例子）

class Complex{public:double real;double imag;Complex(double rp,double ip);double GetArg()const;};使用以下膠水代碼來包裝：class_<Complex>("Complex", init<double,double>()).def_readwrite("real", &Complex::real).def_readwrite("imag", &Complex::imag).def("GetArg", &Complex::GetArg)

?? 膠水代碼的意思是，先構造一個臨時對象，該對象的類型是 init<double, double> (模板類 init的一個實例)，然后用字符串?"Complex"和這個臨時對象構造另一個臨時對象，該對象的類型是?class_<Complex> (模板類 class_的一個實例)。然后調用第二個臨時對象的?def_readwrite方法，該方法返回這個對象本身，因此可以接著再調用這個對象的?def_readwrite方法和?def方法。

?

一個完整的例子：

#include<cmath>#include<boost/python.hpp>//包含 Boost.Python的頭文件class Complex { //復數類public:double real; //表示實部的成員double imag; //表示虛部的成員//構造函數，以及初始化列表Complex(double rp,double ip):real(rp), //初始化實部imag(ip) { //初始化虛部}//獲取復數的幅角double GetArg()const{return atan2(imag, real);}};

usingnamespace boost::python; // 引入命名空間BOOST_PYTHON_MODULE(CSLIC) {//膠水代碼入口，導出一個名為“CSLIC”的模塊//構造一個類型為 "boost::python::class_<Complex>"的對象 pyComplex//構造參數為字符串 "Complex"//表示要將 C++類 Complex導出到 Python中去，名字也叫 "Complex"class_<Complex> pyComplex("Complex", no_init);//導出它的構造方法，聲明它的構造方法有兩個 double類型的參數pyComplex.def(init<double,double>());//導出它的公有成員 real，//該成員在 Complex類中的位置是 &Complex::real//導出到 Python中之后的名字也是 "real"pyComplex.def_readwrite("real", &Complex::real);//導出它的公有成員 imag，//該成員在 Complex類中的位置是 &Complex::imag//導出到 Python中之后的名字也是 "imag"pyComplex.def_readwrite("imag", &Complex::imag);//導出它的成員方法 GetArg//該方法在 Complex類中的入口是 &Complex::GetArg//導出到 Python中之后的名字也是 "GetArg"pyComplex.def("GetArg", &Complex::GetArg);}

生成動態連接庫 ADT.so (Linux下)或 ADT.dll (Windows下)。然后我可以執行一段?Python腳本來驗證一下：

我遇到的問題：

??? (1):對于函數重載：產生模板庫不能展開問題 ErrorC2784，ErrorC2780

??? 解決方法：消除重載，函數改名......

下邊的是一個成員函數重載的例子（其實和Free funciton的唯一差別就是聲明導出的時候，要在class_<T>對象的那個.后邊加def，而一般函數只要直接Def即可）: //Overloadding struct X{ bool f(int a){return true;} bool f(int a, double b) {return true;} bool f(int a, double b, char c){return true;} int f(int a, int b, int c){return a + b + c;}; };

聲明的時候，則要費時一點：

//helpersbool (X::*fx1)(int) = &X::f;bool (X::*fx2)(int, double) = &X::f;bool (X::*fx3)(int, double, char)= &X::f;int (X::*fx4)(int, int, int) = &X::f;class_<X>("X").def("f", fx1).def("f", fx2).def("f", fx3).def("f", fx4)

?

（2）：對于不能正常初始化問題：利用WIndepends查看后，缺少兩個com組件；

????????? 打開dll文件，發現：

錯誤: 由于在隱性依賴模塊中丟失導出函數，至少有一個模塊有不能解析的導入。
錯誤: 發現不同 CPU 類型的模塊。
警告: 至少有一個延時加載模塊沒找到。
警告: 由于在延時加載依賴模塊中丟失導入函數，至少有一個模塊具有不能解析的導入。

???? 由于VS對64位os的支持不完善，導致大量使用32位庫，造成不兼容；

??? 解決方法： 切換到32位平臺。

總結

以上是生活随笔為你收集整理的使用boost.python进行混合开发的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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