c++ - 如何连接通过cython返回对对象的引用的c++函数

Question

我正在尝试连接一个返回对象引用的 C++ 函数:

const blob &get_blob();

对于 cython，我使用一个 .pxd 文件来访问 C++ 命名空间:

const blob &get_blob() except +

然后我在 .pyx 文件中使用该函数:

cdef const blob* o = &get_blob()

所以我使用地址运算符并分配给指针变量。但是，在使用 cython 版本 0.23 进行编译时出现错误:

error: assigning to 'const blob *' from incompatible type '__Pyx_FakeReference *'

如果我使用 cython 版本 0.27 编译，此错误不会出现。所以我认为这是旧版 cython 中的一个错误。

基本问题:连接通过 cython 返回引用的 c++ 函数的正确 方法是什么？我找不到任何相关文档。

Answer 1

您处理引用的方式非常好。

引用是 Cython 的一种继子。我只能推测原因，我的解释是:

CPython/Cython 是 C 而不是 C++ 的家，C 不知道引用，引用主要是不能为 NULL 的指针的语法糖。 C++ 中的引用有一个恼人的特性，你不能这样做:

int &x;
x=some_int_var;

但必须在创建引用时对其进行初始化，并且不能再次更改引用:

int &x=some_int_var;

但是，如果您查看 Cython 生成的 C/CPP 代码，您将看到在函数开头声明所有变量的 C90 模式(因此，可以创建符合 C90 的C代码)。为了能够使用引用，为 C++ 更改此设置可能意味着很多工作。

因此 Cython 通过定义一个 FakeReference-template 类来使用变通方法，它包装了一个原始指针:

template<typename T>
class __Pyx_FakeReference {
  public:
    __Pyx_FakeReference() : ptr(NULL) { }
    __Pyx_FakeReference(const T& ref) : ptr(const_cast<T*>(&ref)) { }
    T *operator->() { return ptr; }
    T *operator&() { return ptr; }
    operator T&() { return *ptr; }
    template<typename U> bool operator ==(U other) { return *ptr == other; }
    template<typename U> bool operator !=(U other) { return *ptr != other; }
  private:
    T *ptr;
};

所以对于以下愚蠢的 Cython 代码:

%%cython --cplus 
from libcpp.vector cimport vector
cdef set_first(vector[int] & vect):
     cdef int * first=&(vect.at(0))
     first[0]=10

我们将为 cdef int * first=&(vect.at(0)) 行获得以下生成的 C 代码(仅重要部分):

static PyObject *__pyx_f_5foo_set_first(std::vector<int>  &__pyx_v_vect) {

   # our variable first, not yet initialized (C90 style):
   int *__pyx_v_first; 

   #Fake reference, initialized with NULL  (C90 style):              
   __Pyx_FakeReference<int> __pyx_t_1; 

   #now we use implicit constructor __Pyx_FakeReference(const T& ref), 
   #be aware of const_cast
   #+ (compiler generated, which is Ok because FakeReference 
   #doesn't own the pointer) assignment-operator
   __pyx_t_1 = __pyx_v_vect.at(0);

   #now, cast FakeReference to pointer `first`
   #using operator&
   __pyx_v_first = (&__pyx_t_1);
   ...
 }

有趣且有点奇怪的是我们可以在函数签名中使用引用，如上面的set_first(vector[int] & vect)。

这可能是因为传递的参数不必由 Cython 处理，而是在 cpp 代码级别自动正确处理。

最后但同样重要的是，让我们快速检查一下，一切都按预期工作:

%%cython --cplus 
from libcpp.vector cimport vector
cdef set_first(vector[int] & vect):
     cdef int * first=&(vect.at(0))
     first[0]=10

def create_list(n):
   cdef vector[int] v=range(n)
   set_first(v)
   return v

>>> create_list(2)
[10,1] # yep it worked!

---

一个警告:人们可能会想尝试这样的事情:

%%cython --cplus 
from libcpp.vector cimport vector
cdef set_first(vector[int] & vect):
     first=vect.at(0)
     (&first)[0]=10

希望 first 是一个神奇的(python？)引用。实际上，first 是 int 类型，最后一行是将此局部变量设置为 10 的复杂方法，而不是设置方法 vector 中的第一个元素。以下是与上述版本的重要区别:

static PyObject *__pyx_f_5foo_set_first(std::vector<int>  &__pyx_v_vect) {

   # "int" not "int *"!
   int __pyx_v_first; 


   #now, cast FakeReference  __pyx_t_1 to int via operator() 
   #which return "*ptr" (and not "ptr" as operator&())
   __pyx_v_first = __pyx_t_1;
   ...
 }