C++如何使用pybind11进行Python和C++混合编程?(入门)

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用 pybind11 实现 Python 与 C ++ 混合编程只需三步:编写含 PYBIND11_MODULE 宏的 C ++ 代码导出接口,用 CMake 编译为 Python 可导入模块,最后在 Python 中 import 调用;需先 pip 安装 pybind11 并配置对应平台编译器。

C++ 如何使用 pybind11 进行 Python 和 C ++ 混合编程?(入门)

用 pybind11 做 Python 和 C++ 混合编程,核心就三步:写 C++ 代码并导出接口、编译成 Python 可加载的模块、在 Python 里 import 调用。不复杂但容易忽略细节。

1. 安装 pybind11 并准备环境

推荐用 pip 安装,支持现代 C++(C++11 起):

pip install pybind11

不需要全局安装 CMake(pybind11 提供了 pybind11.get_cmake_dir()),但本地得有 C++ 编译器(Windows 用 Visual Studio,macOS 用 Xcode Command Line Tools,Linux 用 g++/clang++)。

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2. 写一个最简 C++ 模块

比如导出一个加法函数,保存为 example.cpp

  // example.cpp
#include
int add(int a, int b) {return a + b;}
PYBIND11_MODULE(example, m) {
  m.doc() = “pybind11 example plugin”;
  m.def(“add”, &add, “A function that adds two integers”);
}

注意点:

  • PYBIND11_MODULE 的第一个参数是将来 Python 里 import 的模块名(如 import example
  • m.def() 把 C++ 函数绑到 Python 名字上,支持重载、默认参数、文档字符串
  • main(),也不用手动管理 Python C API

3. 编译成 Python 扩展模块

推荐用 pybind11 自带的 setuptools 方式,建一个 setup.py

  // setup.py
from setuptools import setup, Extension
from pybind11.setup_helpers import Pybind11Extension, build_ext
ext_modules = [Pybind11Extension(“example”, [“example.cpp”])]
setup(ext_modules=ext_modules)

然后终端运行:

python setup.py build_ext –inplace

成功后当前目录会出现 example.cpython-*.so(Linux/macOS)或 example.cp*.pyd(Windows),就能直接 import 了。

4. 在 Python 中调用

和普通模块一样:

>>> import example
>>> example.add(3, 4)
7

还能用 help(example.add) 看到你写的 docstring;传错类型会自动报 TypeError,不用自己检查。

基本上就这些。后续可以导出类、STL 容器(vector/string)、NumPy 数组,甚至把 C++ 对象生命周期交给 Python 管理——但入门先跑通加法,心里就有底了。

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