心情

好久没写我这段时间干的事了，我在帮科技楼的学长学姐做沙钢的线上项目的时候，诞生了这个想法，用python和c++混合编程来做本地的科学计算，其实用matlab也行，但我想试试别的，我花了三天时间，写了一个命令行程序，他们用我这个程序来调试参数。怎么说？还是挺有成就感的。仅仅限于成就感，我不想再接着跟这个项目了，因为主要部分早就完成，现在就是修修补补，每次他们叫我，都是小修小补的琐碎的事，如果没钱，我完全没动力，也没理由帮他们。

两种语言的优势

python做杂事是一把好手，啥都行，啥都不精，我试着用它写过大型的科学计算程序，计算太慢了。c++运行速度快，但是画图，调用excel，解析公式不太顺手。好，两者的优势结合起来，大型的科学计算，如果既有c++的速度，也有python的方便，那多爽。

如何结合？

用c++写一个动态链接库，让python调用，就可以了，我在win10下用VS2019写的。但是最好别用2019版，用2017或者更早一点的版本比较好，2019版编译出来的库在其他电脑上可能会缺失某些库，不能调用。 有一个现成的库实现了这个功能，叫pybind11，去github上搜一下，clone下来。为了好找，把它和自己的工程文件夹放在同级目录下面。

VS的配置

我PC上的python是python3.7，用anaconda安装的，因此，在VS里面，这样配置： 在项目的属性页中，

• 配置-->Release(如果配置成debug，会出错，这样的工程没办法在VS里面debug)
• 平台-->x64(如果编写给64位机器使用，选x64，如果是32位，选win32)
• 高级-->目标文件扩展名-->.pyd
• VC++目录-->包含目录-->
  • ...\Anaconda\include
  • ...\pybind11\include
• VC++目录-->库目录-->...\Anaconda\libs
• 链接器-->输入-->附加依赖项-->
  • python37.lib
  • python3.lib

quick start

先来一个最简单的示例，我们写的是一个python的模块

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#include <pybind11/pybind11.h> 
#include <pybind11/stl.h>

把库的头文件include了先

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namespace py = pybind11; 

为了方便

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int add(std::vector<int> &list) {
	int sum = 0;
	for (int i = 0; i != list.size(); i++)
	{
		sum += list[i];
	}

	return sum;
}

先定义一个函数，这是一个累加数组里的所有数的函数，返回最后计算的结果，要使用它，要先

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#include <vector>

不然没法使用vector

接下来

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PYBIND11_MODULE(mixdemo, m) {

}

开始定义这个python的模块，第一个参数必须和工程名字一样，我的叫mixdemo

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m.doc() = "decarbon test";

用doc()函数来编写这个模块的注释

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

用def()函数来写把刚才写的add加入模块，顺便添加注释

编译。。。编译成功了的话，会生成mixdemo.pyd,mixdemo.lib等文件

打开cmd，cd到mixdemo.pyd的所在目录，在命令行输入

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$ python

然后输入

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>>> import mixdemo

现在我们就可以在这里使用mixdemo里面的函数了，定义一个数组

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>>> a = [1, 2, 3]

然后用add函数来计算累加的结果

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>>> mixdemo.add(a)

更进一步

想在c++写的函数里面使用输出也可以，定义一个函数

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std::vector<std::vector<double>>& change(std::vector<std::vector<double>> &number)
{
	number[0][0] = 10;
	std::cout << "test c++ print in python" << std::endl;
	return number;
}

在python中调用

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>>> b = [[0, 0], [0, 0]]
>>> mixdemo.change(b)

结果

更刺激一点，把python的函数作为变量传入c++函数里

要先

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#include <pybind11/functional.h>

然后写个函数，传入的函数的参数的数据类型和数量都必须完全符合

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int solve(std::vector<int> &list, std::function<int(std::vector<int> &)> f)
{
	return f(list);
}

这个f就是传入的函数，它返回一个int，参数是一个vector<int>

来，在python中试验，先用c++的函数来试试

>>> mixdemo.solve(a, mixdemo.add)

再用python的函数来试验

>>> def add(ls):
... 	sum = 0
... 	for number in ls:
... 		sum += number
... 	return sum
...
>>> add(a)
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>>> mixdemo.solve(a, add)