C/C++程序中實現Python綁定多種技術路線

在C/C++程序中實現Python綁定有多種技術路線，選擇合適的方法取決于項目需求、性能要求和開發效率。以下是常見的幾種方案，按易用性排序：

1. PyBind11（推薦首選）

特點：現代C++庫，語法簡潔，無需額外工具鏈。
適用場景：C++項目，需要高性能和易用性。
步驟：

#include <pybind11/pybind11.h>int add(int a, int b) { return a + b; }PYBIND11_MODULE(example, m) {m.def("add", &add, "A function that adds two numbers");
}

優點：

自動類型轉換（支持STL容器、NumPy等）。
直接綁定C++類到Python。
頭文件僅依賴，編譯簡單。
安裝：pip install pybind11

2. Cython

特點：混合Python/C語法，需編寫.pyx文件并編譯。
適用場景：需要精細控制C/C++與Python交互。
示例（example.pyx）：

cdef extern from "example.h":int add(int a, int b)def py_add(a, b):return add(a, b)

編譯：通過setup.py調用Cython編譯：

from setuptools import setup
from Cython.Build import cythonize
setup(ext_modules=cythonize("example.pyx"))

優點：

性能接近原生C。
支持逐步優化Python代碼。

3. ctypes（Python內置）

特點：無需編譯，直接調用動態庫（.dll/.so）。
適用場景：快速測試已有C庫。
示例：

from ctypes import CDLL
lib = CDLL("./example.so")
result = lib.add(2, 3)

注意：

需手動處理類型轉換（如c_int）。
不支持C++類（需用C接口封裝）。

4. SWIG（傳統工具）

特點：自動生成多語言綁定（包括Python），但配置復雜。
適用場景：需要支持多種目標語言的老項目。
示例（example.i）：

%module example
%{
extern int add(int a, int b);
%}
extern int add(int a, int b);

生成命令：swig -python example.i → 編譯生成模塊。

5. 手動Python C API（不推薦）

特點：直接使用Python的C API，靈活性高但易出錯。
示例：

#include <Python.h>
static PyObject* py_add(PyObject* self, PyObject* args) {int a, b;if (!PyArg_ParseTuple(args, "ii", &a, &b)) return NULL;return PyLong_FromLong(add(a, b));
}
static PyMethodDef methods[] = {{"add", py_add, METH_VARARGS, "Add two numbers"},{NULL, NULL, 0, NULL}
};
PyMODINIT_FUNC PyInit_example(void) {return PyModule_Create(&PyModuleDef_Base);
}