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3种方法实现Python中使用C++编写的函数

itomcoil 2024-12-07 09:00 31 浏览

要在Python中使用用C++编写的函数,可以通过创建Python扩展模块来实现。这通常涉及使用Python的C API或其他工具来将C++代码包装成Python可调用的形式。以下是几种常用的方法:

方法1:使用Python C API

编写C++代码:编写你希望在Python中使用的C++函数。

// example.cpp
#include <Python.h>

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

static PyObject* py_add(PyObject* self, PyObject* args) {
    double a, b;
    if (!PyArg_ParseTuple(args, "dd", &a, &b)) {
        return NULL;
    }
    return Py_BuildValue("d", add(a, b));
}

static PyMethodDef ExampleMethods[] = {
    {"add", py_add, METH_VARARGS, "Add two numbers"},
    {NULL, NULL, 0, NULL}
};

static struct PyModuleDef examplemodule = {
    PyModuleDef_HEAD_INIT,
    "example",
    NULL,
    -1,
    ExampleMethods
};

PyMODINIT_FUNC PyInit_example(void) {
    return PyModule_Create(&examplemodule);
}

编写setup.py:使用setuptools来编译和安装你的模块。

# setup.py
from setuptools import setup, Extension

module = Extension('example', sources=['example.cpp'])

setup(
    name='example',
    version='1.0',
    description='Example module written in C++',
    ext_modules=[module]
)

编译并安装模块:运行以下命令来构建和安装模块。

python setup.py build 
python setup.py install

在Python中使用模块

import example

result = example.add(3.0, 4.5)
print(result)  # 输出: 7.5

方法2:使用Cython

Cython是一种更简化的方法,可以将C++代码直接编译并导入Python。

安装Cython:

pip install cython

编写Cython代码:将C++函数包装在.pyx文件中。

# example.pyx
cdef extern from "example.hpp":
    double add(double a, double b)

def py_add(double a, double b):
    return add(a, b)

编写setup.py:

# setup.py
from setuptools import setup, Extension
from Cython.Build import cythonize

extensions = [
    Extension("example",
              sources=["example.pyx", "example.cpp"],
              language="c++")
]

setup(
    name='example',
    ext_modules=cythonize(extensions),
)

编译并安装模块:

python setup.py build_ext --inplace

在Python中使用模块:

import example

result = example.py_add(3.0, 4.5)
print(result)  # 输出: 7.5

方法3:使用PyBind11

PyBind11是一个轻量级的头文件库,可以轻松地将C++代码绑定到Python。

安装PyBind11:

pip install pybind11

编写C++代码:

// example.cpp
#include <pybind11/pybind11.h>

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

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

编写setup.py:

# setup.py
import pybind11
from setuptools import setup, Extension

ext_modules = [
    Extension(
        'example',
        ['example.cpp'],
        include_dirs=[pybind11.get_include()],
        language='c++'
    ),
]

setup(
    name='example',
    ext_modules=ext_modules,
)

编译并安装模块:

python setup.py build_ext --inplace

在Python中使用模块:

import example

result = example.add(3.0, 4.5)
print(result)  # 输出: 7.5

选择合适的方法取决于你的具体需求和偏好。对于简单的绑定,PyBind11通常是最方便的选择。

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