通过Python将C++对象传递给C++代码？

Question

我用C++编写了一些物理仿真代码,解析输入文本文件是它的一个瓶颈.作为输入参数之一,用户必须指定一个数学函数,该函数将在运行时多次评估.C++代码有一些预先定义的函数类(它们在数学方面实际上非常复杂)和一些有限的解析能力但我对这种结构完全不满意.

我需要的是算法和函数评估都保持快速,因此将它们保存为编译代码(最好是数学函数作为C++函数对象)是有利的.然而,我想到将整个模拟与Python粘合在一起:用户可以在Python脚本中指定输入参数,同时在Python中实现存储,结果可视化(matplotlib)和GUI.

我知道大多数时候,暴露C++类可以完成,例如使用SWIG,但我仍然有一个关于在Python中解析用户定义的数学函数的问题:

有可能以某种方式在Python中构造一个C++函数对象并将其传递给C++算法吗？ 比如我打电话的时候

f = WrappedCPPGaussianFunctionClass(sigma=0.5)
WrappedCPPAlgorithm(f)

在Python中,它会返回一个指向C++对象的指针,然后将其传递给需要这样一个指针的C++例程,或类似的东西......(在这种情况下,不要问我有关内存管理的问题,但是:S)

关键是不应该在算法中对Python代码进行回调.后来我想扩展这个例子,也可以在Python端进行一些简单的表达式解析,比如求和或函数的乘积,然后返回一些复合,像C++对象一样的解析树,但现在让我们继续保持基础.

对不起,长期发布的帖子和thx的建议提前.

Answer 1

我一直在做类似的事情。最简单的解决方案，也是我通常选择的解决方案，因为如果没有别的原因，我很懒，就是将您的 API 扁平化为类似 C 的 API，然后仅在 Python（或您选择的其他语言）之间传递指针。

首先创建你的类

class MyFunctionClass
{
  public:
    MyFunctionClass(int Param)
    ...
};

class MyAlgorithmClass
{
  public:
    MyAlgorithmClass(myfunctionclass& Func)
    ...
};

然后创建一个 C 风格的函数 api，用于创建和销毁这些类。我通常会平铺直叙地传递 void* ，因为我使用的语言无论如何都不会保持类型安全。这样就更容易了。只需确保在实际使用 void* 之前转换回正确的类型

    void* CreateFunction(int Param)
    {
      return new MyFunctionClass(Param);
    }

    void DeleteFunction(void* pFunc)
    {
        if (pFunc)
            delete (MyFunctionClass*)pFunc;
    }

    void* CreateAlgorithm(void* pFunc)
    {
      return new MyAlgorithmClass(*(MyFunctionClass*)pFunc)
    }

    void DelteAlgorithm(void* pAlg)
    {
       if (pAlg)
           delete (MyAlgorithmClass*)pAlg;
    }

您所需要做的就是让 python 调用那些 C 风格的函数。事实上，它们可以（并且可能应该）是外部“c”函数，以使链接更加容易。