实战构建Python和C++混合系统
关于C++和Python之间互相调用的问题，可以查找到很多资料。本文将主要从解决实际问题的角度看如何构建一个Python和C++混合系统。
力为 2009
一、概念
混合系统：采用多种语言构建的系统。比如Native C++和dotNet的混合系统，Python/Lua和C++的混合系统。
Python和C++各有各的优缺点，构建两者混合系统的主要目的就是利用Python的灵活性和C++高效性，增加程序的扩展性。当然还有其他好处，此处就不展开谈了。脚本语言有很多，至于为什么不采用其他的（如Lua、Ruby等），这里也不考虑。脚本语言的采用主要是个人喜好的问题。采用Lua可以查到很多资料，以前也曾用LuaBind实现过。
二、系统架构
混合系统可以简化成如下模型：
系统的运行过程为：
首先在应用程序中嵌入脚本语言解析器，然后用脚本语言提供的C/C++ API封装已有的C++功能库，再用脚本调用封装的服务。此后，应用层便可以执行脚本里的内容，其效果与应用层直接调用服务层类似。
三、实现
本例中采用脚本语言Python，因此主要工作为在应用层嵌入Python解析器，用Python封装服务层。为了说明问题，应用层的实现为PythonConsole.ex，服务层的实现为Mythma.dll，封装层为MythmaPy.dll。
1、假定Mythma.dll中的一个类为CHelloWorld：
class MythmaAPI CHelloWorld
{
public: CHelloWorld(void); ~CHelloWorld(void);
void SetId(int nId) 
{ m_Id = nId;} int GetId() const { return m_Id; }private: int m_Id;
};
2、现在用Boost.Python封装该类：
#include "HelloWorld.h"#include <boost/python.hpp>using namespace boost::python;BOOST_PYTHON_MODULE(MythmaPy){ class_<CHelloWorld>("CHelloWorld") .def("SetId", &CHelloWorld::SetId) .def("GetId", &CHelloWorld::GetId) ;}
3、在Python脚本中调用该封装
#import MythmaPyfrom MythmaPy import *world = CHelloWorld()world.SetId(100)print world.GetId()
4、在PythonConsole.exe中嵌入Python解析器
int main(int argc, char **argv){ // Initialize the interpreter Py_Initialize(); if (python::handle_exception(exec_mythma)) { if (PyErr_Occurred()) { BOOST_ERROR("Python Error detected"); PyErr_Print();
} else { BOOST_ERROR("A C++ exception was thrown for which " "there was no exception translator registered."); } } char ch; std::cin >> ch; // Boost.Python doesn't support Py_Finalize yet, so don't call it! return boost::report_errors();}
在PythonConsole中调用Python脚本
void exec_mythma(){ std::cout << "exec extension module Mythma" << std::endl; python::dict global; python::object result = python::exec_file( ".//axxscript.py", global, global); python::object world = global["world"]; CHelloWorld& py = python::extract<CHelloWorld&>(world) BOOST_EXTRACT_WORKAROUND; std::cout << py.GetId() << std::endl; std::cout << "success!" << std::endl;}
四、结果分析
到此为止，一切感觉都很良好。但假如现在就运行程序，为得到如下的错误：
假如直接用Python.exe运行上面的Python脚本，并不会产生错误，切运行结果正确。这是什么原因引起的呢？
从错误提示可以看出加载MythmaPy模块失败。这是因为使用Boost.Python需要注意一个问题，即在执行脚本之前，需要用init<ModuleName>注册封装模块。
加上次限制后，我们就需要对上面的架构做些调整，MythmaPy.dll需要暴露接口供PythonConsole.exe在恰当的时机调用注册该模块。
五、小结
搭建混合系统很简单，麻烦的地方在于API的封装。即使采用dotNet封装Native C++也是麻烦在这个地方。如果采用一种统一的API描述方法，使用工具自动生成封装，这样就可以大大简化封装的复杂度，若可以按需生成不同语言的封装，那更是锦上添花了。
本例的搭建环境为VS2008，Python2.5，Boost1.38。完整工程下载在这里。
六、广告
