pybind11 c++调用python

1. 引言

在现代编程中，混合使用多种编程语言的需求越来越常见。C++是一种常用的高性能编程语言，而Python则是一种易于学习和使用的脚本语言，具有广泛的生态系统和丰富的库。将C++代码与Python代码集成在一起，可以发挥两种编程语言的优势。

pybind11是一个轻量级的C++库，用于将C++代码与Python代码进行交互。它提供了一种简单的方式来创建Python可调用的C++扩展模块，同时还支持将C++对象转换为Python对象以及在C++和Python之间传递数据。

本文将详细介绍如何使用pybind11库在C++中调用Python代码。

2. 环境准备

在开始编写代码之前，需要准备以下环境：

• C++编译器：确保你的系统中已经安装了合适的C++编译器，例如GCC或Clang。
• Python解释器：pybind11需要与Python解释器进行交互，因此需要安装Python3及其开发文件。
• pybind11库：可以从pybind11的GitHub页面（https://github.com/pybind/pybind11）上下载最新版的源代码。
• CMake：pybind11使用CMake来构建C++扩展模块。

3. 编写C++代码

首先，我们需要编写一些C++代码，这些代码将作为Python扩展模块在Python中使用。

创建一个名为example.cpp的文件，并添加以下代码：

#include <pybind11/pybind11.h>

int add(int a, int b) {
    return a + b;
}

PYBIND11_MODULE(example, m) {
    m.def("add", &add, "A function which adds two numbers");
}

以上代码定义了一个简单的函数add，该函数接受两个整数作为参数，并返回它们的和。然后，将该函数绑定到名为example的Python模块中。

4. 编写CMakeLists.txt文件

为了构建C++扩展模块，我们需要编写一个CMakeLists.txt文件。在项目根目录下创建一个名为CMakeLists.txt的文件，并添加以下内容：

cmake_minimum_required(VERSION 3.12)
project(example)

set(CMAKE_CXX_STANDARD 11)

find_package(pybind11 REQUIRED)

add_library(example MODULE example.cpp)
target_link_libraries(example PRIVATE pybind11::module)

以上代码指定了项目名称和所需的C++标准版本。然后，使用find_package(pybind11 REQUIRED)命令查找并导入pybind11库。接下来，使用add_library命令创建一个名为example的C++扩展模块，并使用target_link_libraries命令链接pybind11库。

5. 构建C++扩展模块

在项目根目录下打开终端，并执行以下命令来构建C++扩展模块：

$ cmake .
$ make

如果一切顺利，将生成一个名为example.so的共享库文件。

6. 在Python中使用C++扩展模块

现在，我们可以在Python中使用刚刚构建的C++扩展模块了。

创建一个名为example.py的文件，并添加以下代码：

import example

print(example.add(1, 2))  # 输出：3

通过import example语句，我们导入了刚刚生成的C++扩展模块。然后，我们调用example.add函数，并传递两个整数作为参数。最后，我们将结果打印出来。

7. 运行示例

在终端中执行以下命令来运行示例：

$ python example.py

如果一切正常，你将会看到输出为3。

8. 总结

本文介绍了如何使用pybind11库在C++中调用Python代码。首先，我们编写了一个简单的C++函数，并将其绑定到Python模块中。然后，使用CMake构建C++扩展模块，并在Python中使用该模块。

pybind11使得C++与Python之间的交互变得简单且高效，为我们提供了一个强大的工具来实现多语言的混合编程。