python扩展工具SIP与SWIG

1.python 扩展包工具 SIP

• SIP是PYTHON扩展模块生成器，可以用来进行C/C++库绑定。专为PYQT而生，完善支持QT的信号与槽机制。
• 支持的C++特性比较全。

• QGIS使用了SIP进行接口封装，如下图：
  

• 绑定实例应该提供了实现接口。

2. swig and c++ and Python

swig 和SIP的功能类似，但是更强大，支持很多中语言之间的转换包装。

• 只读属性，写在%immutable and %mutable 之间
  

  
  class List {
  public:
  …
  %immutable;
  int length;
  %mutable;
  …
  };

or

%immutable List::length;
...
class List {
   ...
   int length;         // Immutable by above directive
   ...
};

• swig C++ 类中想用其它类成员，默认情况会包装成这种类型的指针，若想定用原来的类可以用 %naturalvar 宏
  

  
  // All List variables will use const List& typemaps
  %naturalvar List;
  // Only Foo::myList will use const List& typemaps
  %naturalvar Foo::myList;
  struct Foo {
  List myList;
  };
  // All non-primitive types will use const reference typemaps
  %naturalvar;`

• 默认参数，默认会生成参数个数+1个重载函数，可以用compactdefaultargs
  
  %feature(“compactdefaultargs”) Foo::bar;
  class Foo {
  public:
  void bar(int x, int y = 3, int z = 4);
  };

• 操作符重载，可以用%rename来解决,eg: operator+()

  %rename(__add__) Complex::operator+;

  in python you can use ‘+’,因为__add__就是‘+’

• 类扩展，用%extend，eg:

  %module vector
  %{
  #include “vector.h”
  %}

  class Vector {
  public:
  double x,y,z;
  Vector();
  ~Vector();
  … bunch of C++ methods …
  %extend {
  char *__str__() {
  static char temp[256];
  sprintf(temp,”[ %g, %g, %g ]”, self−>x, s e l f − > x , self->y,$self->z);
  return &temp[0];
  }
  }
  };
  In Python, such a method（__str__） would allow us to print the value of an object using the print command.

  $self 相当于C++中的 ‘this’指针，且只能访问公有成员或函数。

  struct Base {
  virtual void method(int v) {
  …
  }
  int value;
  };
  struct Derived : Base {
  };
  %extend Derived {
  virtual void method(int v) {
  self−>Base::method(v);//akintothis−>Base::method(v); s e l f − > B a s e :: m e t h o d ( v ) ; / / a k i n t o t h i s − > B a s e :: m e t h o d ( v ) ; self->value = v; // akin to this->value = v;
  …
  }
  }

• 模板，用%template

  /* Instantiate a few different versions of the template */
  %template(intList) List;
  %template(doubleList) List;

• STL/C++ Library, 智能指针

  The following table shows which C++ classes are supported and the equivalent SWIG interface library file for the C++ library.

  C++ class C++ Library file SWIG Interface library file
  std::auto_ptr memory std_auto_ptr.i
  std::deque deque std_deque.i
  std::list list std_list.i
  std::map map std_map.i
  std::pair utility std_pair.i
  std::set set std_set.i
  std::string string std_string.i
  std::vector vector std_vector.i
  std::shared_ptr shared_ptr std_shared_ptr.i

eg:

module example
%include "std_string.i"
std::string foo();
void        bar(const std::string &x);

eg:

%module example
%{
#include "example.h"
%}  
%include "std_vector.i"
// Instantiate templates used by example
namespace std {
   %template(IntVector) vector;
   %template(DoubleVector) vector;
}   
// Include the header file with above prototypes
%include "example.h"

eg: boost/shared_ptr

%module example
%include 
%shared_ptr(IntValue)

%inline %{
#include 

struct IntValue {
  int value;
  IntValue(int v) : value(v) {}
};

static int extractValue(const IntValue &t) {
  return t.value;
}

static int extractValueSmart(boost::shared_ptr t) {
  return t->value;
}
%}

参考：

1. What is SIP?
2. python/c++接口库比较（SWIG，boost.python, pycxx, py++, sip, Weave, Pyrex ）
3. SIP官网
4. 用Boost.Python将C++代码封装为Python模块
5. 用c++和python写GUI程序（python嵌入方式）