CPPYY

cppyy 非常灵活易用，可以将c/c++代码封装成python可以直接调用的模块，在这中间，用户不需要任何额外的代码

• Install:

pip install cppyy

• 即时编译c++代码生成python 扩展模块

以下代码在jupyter/ipython中运行：

import cppyy

# 直接在ipython中写c++代码，cppyy会自动编译成python可以调用的模块，on-the-fly compilation
# 生成的模块接口和c++中定义的是一致的

cppyy.cppdef("""
std::vector<double> vec_dot(const std::vector<double> &vec1, const std::vector<double> &vec2){
    std::vector<double> ret;
    if (vec1.size() != vec2.size()) return ret;
    int size = vec1.size();
    for (int i=0;i<size;i++){
        ret.push_back(vec1[i] * vec2[i]);
    }
    return ret;
}
""")

True

# 使用上面定义的vec_dot

# cppyy.gbl 是global 命名空间，即时生成模块都在这里
vec_dot = cppyy.gbl.vec_dot
# vec_dot 使用了 std::vector 为入口和出口参数
Vector = cppyy.gbl.std.vector

# Vector[typename]()  Vector 是一个模板类，需要传入tpyenae，但是python中使用[] 而不是<>
vec1 = Vector[float]([1.0, 2.0, 3.0, 4.0])
vec2 = Vector[float]([1.0, 3.0, 2.0, 4.0])

vec1, vec2

(<cppyy.gbl.std.vector<float> object at 0x000001E120E8ECF0>,
 <cppyy.gbl.std.vector<float> object at 0x000001E120E8FA70>)

# 可以转换成list，看到数据
list(vec1), list(vec2)

([1.0, 2.0, 3.0, 4.0], [1.0, 3.0, 2.0, 4.0])

# 调用c++函数vec_dot
vec_ret = vec_dot(vec1, vec2)
list(vec_ret)

[1.0, 6.0, 6.0, 16.0]

总结

• 需要注意的是即时编译的代码，也是即时用的，下次还需要编译，而不要去探究这个代码编译成的库是存在哪里了。
• 当然可以将c++代码保存在一个文件里如vec_dot.cpp, 直接使用cppyy.include("path/to/vec_dot.cpp"), 和上面的方法是一样的
• cppyy.include 一般是导入头文件，配合cppyy.load_libraries 导入动态库，这样可以避免即时编译，头文件只是提供一些接口，使得python知道有哪些模块函数
• 即时编译的技术是利用了cling，由CERN（欧洲原子能组织）为ROOT项目（用于物理实验数据分析/绘图等）开发的
• 如果已经存在一个c++项目，可以使用cmake配合cppyy提供的类似pybind11的功能（但是不需要像pybind11一样来写binding接口），直接将项目生成为python可以调用的模块

参考：

1. cppyy docs
2. cppyy tutorials
3. 性能比较