Boost.Python教程：通用技术

下面介绍一些有用的技术，您可以在使用Boost.Python包装代码时使用这些技术。

sounds::core
sounds::io
sounds::filters

我们想向Python用户提供相同的层次结构，允许他编写如下代码：

import sounds.filters
sounds.filters.echo(...) # echo is a C++ function

第一步是编写包装代码。我们必须使用Boost.Python单独导出每个模块，如下所示：

/* file core.cpp */
BOOST_PYTHON_MODULE(core)
{/* export everything in the sounds::core namespace */...
}/* file io.cpp */
BOOST_PYTHON_MODULE(io)
{/* export everything in the sounds::io namespace */...
}/* file filters.cpp */
BOOST_PYTHON_MODULE(filters)
{/* export everything in the sounds::filters namespace */...
}

编译这些文件将生成以下Python扩展： core.pyd ， io.pyd和io.pyd 。

	注意
	扩展名`.pyd`用于python扩展模块，它们只是共享库。使用系统的默认设置，例如Unix的`.so`和Windows的`.dll` ，也可以。

现在，我们为Python包创建这个目录结构：

sounds/__init__.pycore.pydfilters.pydio.pyd

文件__init__.py告诉Python该目录sounds/实际上是一个Python包。它可以是一个空文件，但也可以执行一些魔术，稍后将会显示。

现在我们的包准备好了。用户所要做的就是将sounds放入他的PYTHONPATH并启动解释器：

>>> import sounds.io
>>> import sounds.filters
>>> sound = sounds.io.open('file.mp3')
>>> new_sound = sounds.filters.echo(sound, 1.0)

很不错吧？

这是创建包层次结构的最简单方法，但它不是很灵活。如果我们想要将纯 Python函数添加到过滤器包中，例如，一次在声音对象中应用3个过滤器，该怎么办？当然，您可以在C ++中执行此操作并将其导出，但为什么不在Python中执行此操作？您不必重新编译扩展模块，而且编写它会更容易。

如果我们想要这种灵活性，我们将不得不使我们的包层次结构复杂化。首先，我们将不得不更改扩展模块的名称：

/* file core.cpp */
BOOST_PYTHON_MODULE(_core)
{.../* export everything in the sounds::core namespace */
}

请注意，我们在模块名称中添加了下划线。文件名也必须更改为_core.pyd ，我们对其他扩展模块执行相同的操作。现在，我们改变我们的包层次结构如下：

sounds/__init__.pycore/__init__.pycore.pydfilters/\_init__.pyfilters.pydio/\_init__.py_io.pyd

请注意，我们为每个扩展模块创建了一个目录，并为每个扩展模块添加了__init__.py。但是如果我们这样离开，用户将不得不使用以下语法访问核心模块中的函数：

>>> import sounds.core._core
>>> sounds.core._core.foo(...)

这不是我们想要的。但是这里输入__init__.py魔术：用户可以直接访问带到__init__.py命名空间的所有内容。因此，我们所要做的就是将整个命名空间从_core.pyd带到core/__init__.py 。所以将这行代码添加到sounds/core/__init__.py ：

from _core import *

我们对其他包也这样做。现在，用户像以前一样访问扩展模块中的函数和类：

>>> import sounds.filters
>>> sounds.filters.echo(...)

另外一个好处是我们可以轻松地将纯Python函数添加到任何模块中，这样用户就无法区分C ++函数和Python函数。让我们将一个纯 Python函数echo_noise添加到filters包中。此函数在给定的sound对象中按顺序应用echo和noise滤波器。我们创建一个名为sounds/filters/echo_noise.py的文件并编写我们的函数：

import _filters
def echo_noise(sound):s = _filters.echo(sound)s = _filters.noise(sound)return s

接下来，我们将此行添加到sounds/filters/__init__.py ：

from echo_noise import echo_noise

就是这样。用户现在可以像filters包中的任何其他功能一样访问此功能：

>>> import sounds.filters
>>> sounds.filters.echo_noise(...)

在Python中扩展包装对象

由于Python的灵活性，您可以轻松地向类添加新方法，即使它已经创建了：

>>> class C(object): pass
>>>
>>> # a regular function
>>> def C_str(self): return 'A C instance!'
>>>
>>> # now we turn it in a member function
>>> C.__str__ = C_str
>>>
>>> c = C()
>>> print c
A C instance!
>>> C_str(c)
A C instance!

是的，Python rox。

我们可以对使用Boost.Python包装的类执行相同的操作。假设我们在C ++中有一个类point ：

class point {...};BOOST_PYTHON_MODULE(_geom)
{class_<point>("point")...;
}

如果我们使用上一个会话创建包中的技术，我们可以直接编码到geom/__init__.py ：

from _geom import *# a regular function
def point_str(self):return str((self.x, self.y))# now we turn it into a member function
point.__str__ = point_str

从C ++创建的所有点实例也将具有此成员函数！这种技术有几个优点：

您甚至可以使用元类添加一点语法糖。让我们创建一个特殊的元类，在其他类中“注入”方法。

# The one Boost.Python uses for all wrapped classes.
# You can use here any class exported by Boost instead of "point"
BoostPythonMetaclass = point.__class__class injector(object):class __metaclass__(BoostPythonMetaclass):def __init__(self, name, bases, dict):for b in bases:if type(b) not in (self, type):for k,v in dict.items():setattr(b,k,v)return type.__init__(self, name, bases, dict)# inject some methods in the point foo
class more_point(injector, point):def __repr__(self):return 'Point(x=%s, y=%s)' % (self.x, self.y)def foo(self):print 'foo!'

现在让我们看看它是如何得到的：

>>> print point()
Point(x=10, y=10)
>>> point().foo()
foo!

另一个有用的想法是用工厂函数替换构造函数：

_point = pointdef point(x=0, y=0):return _point(x, y)

在这个简单的情况下，没有太多的收获，但对于具有许多重载和/或参数的构造函数，这通常是一个很大的简化，同样几乎没有内存占用和关键字支持的零编译时开销。

缩短编译时间

如果您曾经导出过很多类，那么您知道编译Boost.Python包装器需要相当长的时间。此外，内存消耗很容易变得太高。如果这导致您出现问题，可以将class_ definitions拆分为多个文件：

/* file point.cpp */
#include <point.h>
#include <boost/python.hpp>void export_point()
{class_<point>("point")...;
}/* file triangle.cpp */
#include <triangle.h>
#include <boost/python.hpp>void export_triangle()
{class_<triangle>("triangle")...;
}

现在，您创建一个main.cpp文件，其中包含BOOST_PYTHON_MODULE宏，并调用其中的各种导出函数。

void export_point();
void export_triangle();BOOST_PYTHON_MODULE(_geom)
{export_point();export_triangle();
}

编译并链接所有这些文件会产生与通常方法相同的结果：

#include <boost/python.hpp>
#include <point.h>
#include <triangle.h>BOOST_PYTHON_MODULE(_geom)
{class_<point>("point")...;class_<triangle>("triangle")...;
}

但记忆得到了控制。

如果您正在开发C ++库并同时将其导出到Python，也建议使用此方法：类中的更改只需要编译单个cpp，而不是整个包装器代码。

	注意
	如果在编译大型源文件时收到错误消息“致命错误C1204：编译器限制：内部结构溢出” ，此方法也很有用，如FAQ中所述。

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