c++ python 交互之 swig

工作中准备用python 作为脚本语言来实现一些工作于是就研究可以和c++ 交互的脚本语言

本来一开始用的lua 但是 lua本身API接口很少要么自己需要重复封装代码要么c++ 导出

太多地方需要重复造轮子。之所以选择python 是因为python的包多直接 import 即可食用

好了废话不多说直接进入正题

swig 是什么？

SWIG 是一种软件开发工具，将用 C 编写的程序与各种高级编程语言C++。SWIG 用于不同类型的目标语言，包括常见的脚本语言，如 Javascript、Perl、PHP、Python、Tcl 和 Ruby。支持的语言列表还包括非脚本语言，如 C#、D、Go 语言、Java（包括 Android、Lua、OCaml、Octave、Scilab 和 R）。还支持几个解释和编译的方案实现（吉勒、MzScheme/Racket）。SWIG 最常用于创建高级解释或编译编程环境、用户界面，并作为测试和原型设计 C/C++软件的工具。SWIG 通常用于解析 C/C++接口，并生成上述目标语言调用 C/C++代码所需的"粘合代码"。SWIG 还可以以 XML 的形式导出其解析树。SWIG 是自由软件，SWIG 生成的代码与商业和非商业项目兼容。

swig 项目下载

http://www.swig.org/download.html

下载以后你将得到一个压缩包 swig-4.0.1.tar.gz 我下载的是4.0版本的

swig 文档介绍的很详细了

大部分可以在文档中找到答案

下载后解压压缩包得到如下结构的目录

其中 swig.exe 就是我们需要用到的

首先把这个目录添加的系统环境变量中的path中去

然后可以进入目录Examples\

下可以看到很多语言的使用例子

这里我们进入python 目录可以看到各种c++ 生成python的例子

进入python 目录下后进入class 目录可以看到一个很简单的 c++ 类导出成python 模块的例子

用 Visual Studio 打开 example.dsp 即可这里有用的就两种文件

一种是你的c++ 源文件头文件另外一种就是 xxxxx.i的接口文件这个是给swig 使用的

swig简单的使用

下面我就简单的用c++给 python 封装一个文件目录监控的例子来讲吧

首先打开你的 Visual Studio 新建一个项目选择win32项目创建一个 win32 动态库项目

开始写你的c++ 代码

我的代码如下 FileDirectoryMonitor.h

#ifndef __FILEDIRECTORYMONITOR_H__

#define __FILEDIRECTORYMONITOR_H__

#include <string>

#include <memory>

#include <thread>

#include <windows.h>

class POV :public OVERLAPPED

{

public:

	POV()

	{

		Internal = InternalHigh = 0;

		Offset = OffsetHigh = 0;

		hEvent = NULL;

		m_bufferSize = 1024;

		m_pData = new BYTE[m_bufferSize];

		memset(m_pData, 0, m_bufferSize);

	}

	~POV() {

		if (m_pData) {

			delete[] m_pData;

			m_pData = nullptr;

		}

	}

public:

	LPVOID m_pData;

	DWORD m_bufferSize;

};

class Callback

{

public:

	Callback() {};

	virtual ~Callback() {};

	virtual void run(const char* filename) {};

};

class FileDirectoryMonitor

{

public:

	FileDirectoryMonitor();

	virtual ~FileDirectoryMonitor();

	bool SetMonitorPath(const std::string& strPath, Callback* callBack);

	void start();

private:

	std::unique_ptr<std::thread> mMonitorThread;

	HANDLE hFile;

	HANDLE hIoCmp;

	POV* povData;

	DWORD mCompletionKey;

	Callback* mCallBack;

	void MonitorThreadProc();

	bool mRuning;

};

#endif  //__FILEDIRECTORYMONITOR_H__

cpp 代码文件 FileDirectoryMonitor.cpp

#include "FileDirectoryMonitor.h"

#include <locale>

#include <codecvt>

FileDirectoryMonitor::FileDirectoryMonitor()

	:hFile(INVALID_HANDLE_VALUE)

	,hIoCmp(INVALID_HANDLE_VALUE)

	,mCompletionKey(1)

	,mCallBack(nullptr)

	,mRuning(true)

	,povData(nullptr)

{

}

FileDirectoryMonitor::~FileDirectoryMonitor()

{

	if (mMonitorThread)

	{

		if (mMonitorThread->joinable())

		{

			mRuning = false;

			mMonitorThread->join();

			mMonitorThread.reset();

			mMonitorThread = nullptr;

		}

	}

	if (povData)

	{

		delete povData;

		povData = nullptr;

	}

}

bool FileDirectoryMonitor::SetMonitorPath(const std::string& strPath, Callback* callBack)

{

	bool bResult = false;

	hFile  = CreateFileA(strPath.c_str(), FILE_LIST_DIRECTORY, FILE_SHARE_DELETE | FILE_SHARE_READ | FILE_SHARE_WRITE,

		NULL, OPEN_EXISTING, FILE_FLAG_BACKUP_SEMANTICS | FILE_FLAG_OVERLAPPED, NULL);

	if (INVALID_HANDLE_VALUE == hFile) {

		return bResult;

	}

	if (!callBack)

	{

		return bResult;

	}

	if (mCallBack)

	{

		delete mCallBack;

		mCallBack = nullptr;

	}

	mCallBack = callBack;

	hIoCmp = CreateIoCompletionPort(hFile, NULL, mCompletionKey, NULL);

	if (!hIoCmp)

	{

		CloseHandle(hFile);

		return bResult;

	}

	povData = new POV();

	DWORD dwCbyte = 0;

	BOOL isSucceed = ReadDirectoryChangesW(hFile, povData->m_pData

		, povData->m_bufferSize

		, FALSE

		, FILE_NOTIFY_CHANGE_FILE_NAME | FILE_NOTIFY_CHANGE_LAST_WRITE

		, &dwCbyte, (LPOVERLAPPED)povData

		, NULL);

	if (isSucceed)

	{

		bResult = true;

	}

	return bResult;

}

void FileDirectoryMonitor::start()

{

	mMonitorThread = std::make_unique<std::thread>(&FileDirectoryMonitor::MonitorThreadProc, this);

	mMonitorThread->join();

}

void FileDirectoryMonitor::MonitorThreadProc()

{

	POV* OverApp = nullptr;

	DWORD lpNumberOfBytesTransferred = NULL;

	ULONG_PTR lpCompletionKey = NULL;

	DWORD dwCbyte = 0;

	while (mRuning)

	{

		BOOL isOK = GetQueuedCompletionStatus(hIoCmp, &lpNumberOfBytesTransferred, &lpCompletionKey, (LPOVERLAPPED*)&OverApp, INFINITE);

		if (isOK)

		{

			//printf("1111\n");

			if (!OverApp) {

				break;

			}

			if (OverApp->m_pData)

			{

				//printf("2222\n");

				DWORD dwNextOffset = 0;

				auto pnotify = (FILE_NOTIFY_INFORMATION*)(OverApp->m_pData);

				do

				{

					//printf("3333\n");

					dwNextOffset = pnotify->NextEntryOffset;

					if (pnotify->FileNameLength && pnotify->Action == FILE_ACTION_ADDED)

					{

						std::wstring filename;

						filename.assign(pnotify->FileName, pnotify->FileNameLength);

						//printf("4444\n");

						if (mCallBack)

						{

							//printf("5555\n");

							std::string strFileName = "zh-CN";

							typedef std::codecvt_byname<wchar_t, char, std::mbstate_t> F;

							static std::wstring_convert<F> strCnv(new F(strFileName));

							strFileName = strCnv.to_bytes(filename);

							//printf("6666 \t %s\n",strFileName.c_str());

							mCallBack->run(strFileName.c_str());

							//printf("7777\n");

						}

					}

					if (dwNextOffset != 0)

					{

						pnotify = (FILE_NOTIFY_INFORMATION*)((BYTE*)pnotify + dwNextOffset);

					}

				} while (dwNextOffset != 0);

			}

		}

		memset(OverApp->m_pData, 0, OverApp->m_bufferSize);

		if (!ReadDirectoryChangesW(hFile, OverApp->m_pData

			, OverApp->m_bufferSize

			, FALSE

			, FILE_NOTIFY_CHANGE_FILE_NAME | FILE_NOTIFY_CHANGE_LAST_WRITE

			, &dwCbyte, (LPOVERLAPPED)OverApp

			, NULL))

		{

			break;

		}

	}

}

在 Visual Studio 新建一个 xxx.i 的文件

这个是这个项目的 Directory.i 文件

%module(directors="1") Directory

%include "std_string.i"

%{

#include "FileDirectoryMonitor.h"

%}

%feature("director") Callback;

%include "FileDirectoryMonitor.h"

下面我们来简单介绍下 %module 模块名 这个模块名是在python中你 import 模块名 的名字

至于为什么我这个里面为什么会在 %module后面带了括号这个是因为 %module 支持带一些配置信息我这个带的配置信息就是导出回调函数模块的具体可以参考 swig 文档中的回调函数讲解

%{

include "FileDirectoryMonitor.h" // 这里是你需要引用的头文件

至于%include "FileDirectoryMonitor.h" //是给 swig 生成python 模块的引入的可以参考文档

%feature("director") Callback; // 导出一个回调函数类可以让python 的类继承这样你就可在python 中继承这个类来重载实现你的回调函数了

细节讲解

想生成这个项目你必须安装了 python 环境需要在系统环境变量中添加 PATHON_INCLUDE python 的include 目录路径以及PYTHON_LIB python 的lib 路径

上面的做好了需要在我们的项目右键属性 -> C/C++ -> 常规 -> 附加包含目录中添加的include 目录路径

以及需要在我们的项目右键属性 -> 链接器 -> 附加库目录中添加 python 的lib库目录路径

还需要在属性 -> 链接器 -> 输出文件中修改输出文件名格式如下_模块名.pyd

下面我们还需要对我们的 xxxxx.i 的接口文件设置编译生成命令

在你的Visual Studio 项目中选中 xxxxx.i 文件右键属性 -> 配置属性 -> 常规 -> 项类型选中自定义生成工具然后确定在自定义生成工具 -> 常规 -> 命令行添加 swig.exe -c++ -python "%(FullPath)"

输出中添加 $(InputName)_wrap.cxx

然后选中 xxxxx.i 右键编译编译后没错误就把 `xxxxxx_wrap.cxx`` 文件添加到项目中

然后去生成就可以看到在你项目当前目录下看到 _模块名.pyd 以及 模块名.py 这个时候就可以在当前目录下写一个测试的 python脚本测试你的代码了

我的测试代码 run.py

import Directory

class pycallback(Directory.Callback):

    def __init(self):

        print("1111")

    def run(self,filename):

        #print(1111,type(filename))

        print(filename)

Monitor = Directory.FileDirectoryMonitor()

back = pycallback()

bresult = Monitor.SetMonitorPath("d:\\pdf\\",back)

print(bresult)

Monitor.start()

print("end")

巴特西

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include "FileDirectoryMonitor.h" // 这里是你需要引用的头文件

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