使用Shiboken为C++和Qt库创建Python绑定
2011-05-05 17:00
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Shiboken的资料真少,仅仅为了写一个小小的demo就大费周折。但不管怎样,经过几个月断断续续的了解,总算可以为纯C++的库和Qt的库创建python的绑定了。
本文前提:
熟悉cmake,能够用cmake构建C++与Qt的程序和库
安装有Python和Shiboken的开发环境
安装有PySide和Qt4(4.6及以上)的开发环境
注意:若在windows下,Shiboken和PySide开发环境需要自己编译
接下来记录两个例子:(本文例子仅在Windows和Ubuntu环境下进行过测试)
创建一个普通的 C++ 的库 foo.dll 或 libfoo.so
使用shiboken生成胶水代码
编译胶水代码生成绑定库 foo.pyd 或 foo.so
编写python程序进行测试
看一下本例用到的所有文件:
顶层的CMakeLists.txt 文件内容如下:
CMakeLists.txt
foo.h
foo.cpp
这部分没有什么特别的东西,直接看绑定部分
内容本身是简单的,就是
查找python和shiboken的开发包
查找可执行程序generatorrunner
加入两个子目录
只是中间加入的那堆优化选项是文件看起来很乱
难点就是生成胶水代码(这儿的custom命令):
它需要一个输入的 global.h 文件和 typesystem_foo.xml 文件
通过 --include-paths 指定global.h中包含的头文件所在的路径
看一下这两个简单的文件:
global.h
typesystem_foo.xml
CMakeLists.txt
呵呵,这个文件看起来真烦!!
概念上还算简单的东西:
调用python来执行我们的测试程序
告诉python我们的绑定在那么路径下(通过环境变量PYTHONPATH)
告诉python去哪儿找需要的动态库(环境变量Unix下LD_LIBRARY_PATH,win下PATH)
windows下需要对路径分隔符进行调整(烦)
至于我们的测试程序,test_foo.py:
至此,所有代码看完了。环境准备好,编译就比较简单了,无非
mkdir build
cd build
cmake ..
make
make test
创建一个普通的 Qt 动态库 foo.dll 或 libfoo.so
使用shiboken生成胶水代码(需要PySide)
编译胶水代码生成绑定库 foo.pyd 或 foo.so
编写python程序进行测试
顶层CMakeLists文件和前面完全相同(此处略)。
CMakeLists.txt
此处使用的是qt4_automoc方式,你也可以用qt4_wrap_cpp方式(不做解释)
foo.h
派生自QObject,代码整体上比前面的短,因为Q_DECL_EXPORT可以使我们避免自己根据不同平台去定义宏。
foo.cpp
注意,最后的include语句是配合cmake的qt4_automoc工作的,如果你有在qmake下使用它的经验,请注意它们截然不同。
接下来看绑定部分
和它的前任比较,它复杂很多
除了查找python和shiboken的开发包,它还需要PySide开发环境
除了查找可执行程序generatorrunner,还需要注意它的选项(对Win下,必须 --avoid-protected-hack)
因为要用到多路径,注意不同平台的路径分割符!
注意和它前任比较,变复杂的部分:
头文件路径,需要Qt的头文件路径和PySide的头文件路径(注意子路径)
链接库,需要Qt的库和PySide的库
generatorrunner 参数中的 --include-paths,添加Qt和PySide路径
generatorrunner 参数中 --typesystem-paths 添加相应路径
看一下另外两个文件:
global.h
几个宏看不太懂,多了一个pyside_global.h文件,属于PySide自带的文件
typesystem_foo.xml
需要加载PySide 的 typesystem_core.xml
CMakeLists.txt
恩,基本没变化,就是多了个PYSIDE_PYTHONPATH
至于 test_foo.py 文件,和第一部分完全一样,此处略。
本文前提:
熟悉cmake,能够用cmake构建C++与Qt的程序和库
安装有Python和Shiboken的开发环境
安装有PySide和Qt4(4.6及以上)的开发环境
注意:若在windows下,Shiboken和PySide开发环境需要自己编译
接下来记录两个例子:(本文例子仅在Windows和Ubuntu环境下进行过测试)
创建C++库的绑定
步骤:创建一个普通的 C++ 的库 foo.dll 或 libfoo.so
使用shiboken生成胶水代码
编译胶水代码生成绑定库 foo.pyd 或 foo.so
编写python程序进行测试
看一下本例用到的所有文件:
|-- CMakeLists.txt | |-- libfoo/ | |-- CMakeLists.txt | |-- foo.h | `-- foo.cpp | |-- foobinding/ | |-- CMakeLists.txt | |-- foo/ | | |-- CMakeLists.txt | | |-- global.h | | `-- typesystem_foo.xml | `-- tests/ | |-- CMakeLists.txt | `-- test_foo.py
顶层的CMakeLists.txt 文件内容如下:
cmake_minimum_required(VERSION 2.8) add_subdirectory(libfoo) add_subdirectory(foobinding) enable_testing()
libfoo
libfoo 中是我们原始的需要绑定的C++代码,可以快速一下这3个文件CMakeLists.txt
project(libfoo) set(LIB_SRC foo.cpp) add_definitions("-DLIBFOO_BUILD") add_library(libfoo SHARED ${LIB_SRC}) set_target_properties(libfoo PROPERTIES OUTPUT_NAME "foo")
foo.h
#ifndef FOO_H #define FOO_H #if defined _WIN32 #if LIBFOO_BUILD #define LIBFOO_API __declspec(dllexport) #else #define LIBFOO_API __declspec(dllimport) #endif #else #define LIBFOO_API #endif class LIBFOO_API Math { public: Math(){} ~Math(){} int squared(int x); }; #endif // FOO_H
foo.cpp
#include "foo.h" int Math::squared(int x) { return x * x; }
这部分没有什么特别的东西,直接看绑定部分
foobinding
CMakeLists.txt 文件内容project(foobinding) cmake_minimum_required(VERSION 2.6) find_package(PythonLibs REQUIRED) find_package(Shiboken REQUIRED) find_program(GENERATOR generatorrunner REQUIRED) if (NOT GENERATOR) message(FATAL_ERROR "You need to specify GENERATOR variable (-DGENERATOR=value)") endif() if(CMAKE_HOST_UNIX) option(ENABLE_GCC_OPTIMIZATION "Enable specific GCC flags to optimization library size and performance. Only available on Release Mode" 0) set(CMAKE_CXX_FLAGS "${CMAKE_CXX_FLAGS} -Wall -fvisibility=hidden -Wno-strict-aliasing") set(CMAKE_CXX_FLAGS_DEBUG "-g") if(ENABLE_GCC_OPTIMIZATION) set(CMAKE_BUILD_TYPE Release) set(CMAKE_CXX_FLAGS_RELEASE "-DNDEBUG -Os -Wl,-O1") if(NOT CMAKE_HOST_APPLE) set(CMAKE_CXX_FLAGS "${CMAKE_CXX_FLAGS} -Wl,--hash-style=gnu") endif() endif() endif() enable_testing() add_subdirectory(foo) add_subdirectory(tests)
内容本身是简单的,就是
查找python和shiboken的开发包
查找可执行程序generatorrunner
加入两个子目录
只是中间加入的那堆优化选项是文件看起来很乱
foo
这才是我们最重要的部分,先看CMakeLists.txt文件:project(foo) set(foo_SRC ${CMAKE_CURRENT_BINARY_DIR}/foo/foo_module_wrapper.cpp ${CMAKE_CURRENT_BINARY_DIR}/foo/math_wrapper.cpp ) set(foo_INCLUDE_DIRECTORIES ${SHIBOKEN_INCLUDE_DIR} ${PYTHON_INCLUDE_PATH} ${libfoo_SOURCE_DIR} ) set(foo_LINK_LIBRARIES ${SHIBOKEN_PYTHON_LIBRARIES} ${SHIBOKEN_LIBRARY} libfoo ) include_directories(foo ${foo_INCLUDE_DIRECTORIES}) add_library(foo MODULE ${foo_SRC}) set_property(TARGET foo PROPERTY PREFIX "") if(WIN32) set_property(TARGET foo PROPERTY SUFFIX ".pyd") endif() target_link_libraries(foo ${foo_LINK_LIBRARIES}) add_custom_command(OUTPUT ${foo_SRC} COMMAND ${GENERATOR} --generatorSet=shiboken ${CMAKE_CURRENT_SOURCE_DIR}/global.h --include-paths=${libfoo_SOURCE_DIR} --output-directory=${CMAKE_CURRENT_BINARY_DIR} ${CMAKE_CURRENT_SOURCE_DIR}/typesystem_foo.xml WORKING_DIRECTORY ${CMAKE_CURRENT_SOURCE_DIR} COMMENT "Running generator for libfoo..." )
难点就是生成胶水代码(这儿的custom命令):
它需要一个输入的 global.h 文件和 typesystem_foo.xml 文件
通过 --include-paths 指定global.h中包含的头文件所在的路径
看一下这两个简单的文件:
global.h
#include "foo.h"
typesystem_foo.xml
<?xml version="1.0"?> <typesystem package="foo"> <primitive-type name="int"/> <value-type name='Math'/> </typesystem>
tests
生成东西能否工作呢?需要测试来说话:CMakeLists.txt
if(WIN32) set(TEST_PYTHONPATH "${foo_BINARY_DIR}") set(TEST_LIBRARY_PATH "${libfoo_BINARY_DIR};$ENV{PATH}") set(LIBRARY_PATH_VAR "PATH") string(REPLACE "//" "/" TEST_PYTHONPATH "${TEST_PYTHONPATH}") string(REPLACE "//" "/" TEST_LIBRARY_PATH "${TEST_LIBRARY_PATH}") string(REPLACE ";" "//;" TEST_PYTHONPATH "${TEST_PYTHONPATH}") string(REPLACE ";" "//;" TEST_LIBRARY_PATH "${TEST_LIBRARY_PATH}") else() set(TEST_PYTHONPATH "${foo_BINARY_DIR}") set(TEST_LIBRARY_PATH "${libfoo_BINARY_DIR}:$ENV{LD_LIBRARY_PATH}") set(LIBRARY_PATH_VAR "LD_LIBRARY_PATH") endif() add_test(math ${SHIBOKEN_PYTHON_INTERPRETER} ${CMAKE_CURRENT_SOURCE_DIR}/test_foo.py) set_tests_properties(math PROPERTIES ENVIRONMENT "PYTHONPATH=${TEST_PYTHONPATH};${LIBRARY_PATH_VAR}=${TEST_LIBRARY_PATH}")
呵呵,这个文件看起来真烦!!
概念上还算简单的东西:
调用python来执行我们的测试程序
告诉python我们的绑定在那么路径下(通过环境变量PYTHONPATH)
告诉python去哪儿找需要的动态库(环境变量Unix下LD_LIBRARY_PATH,win下PATH)
windows下需要对路径分隔符进行调整(烦)
至于我们的测试程序,test_foo.py:
# -*- coding: utf-8 -*- import unittest import foo class MathTest(unittest.TestCase): def testMath(self): '''Test case for Math class from foo module.''' val = 5 math = foo.Math() self.assertEqual(math.squared(5), 5 * 5) if __name__ == '__main__': unittest.main()
至此,所有代码看完了。环境准备好,编译就比较简单了,无非
mkdir build
cd build
cmake ..
make
make test
创建自定义Qt库的绑定
操作步骤和文件位置与前面非Qt的情况完全相同:创建一个普通的 Qt 动态库 foo.dll 或 libfoo.so
使用shiboken生成胶水代码(需要PySide)
编译胶水代码生成绑定库 foo.pyd 或 foo.so
编写python程序进行测试
顶层CMakeLists文件和前面完全相同(此处略)。
libfoo
libfoo 中是我们原始的需要绑定的Qt 代码,可以快速一下这3个文件(与前面相比,就是多了点Qt的元素)CMakeLists.txt
project(libfoo) find_package(Qt4 COMPONENTS QtCore REQUIRED) include(${QT_USE_FILE}) include_directories(${CMAKE_CURRENT_BINARY_DIR}) set(LIB_SRC foo.cpp) qt4_automoc(${LIB_SRC}) add_definitions("-DLIBFOO_BUILD") add_library(libfoo SHARED ${LIB_SRC}) target_link_libraries(libfoo ${QT_LIBRARIES}) set_target_properties(libfoo PROPERTIES OUTPUT_NAME "foo")
此处使用的是qt4_automoc方式,你也可以用qt4_wrap_cpp方式(不做解释)
foo.h
#ifndef FOO_H #define FOO_H #include <QtCore/QObject> #if LIBFOO_BUILD #define LIBFOO_API Q_DECL_EXPORT #else #define LIBFOO_API Q_DECL_IMPORT #endif class LIBFOO_API Math : public QObject { Q_OBJECT public: Math(); ~Math(); int squared(int x); }; #endif // FOO_H
派生自QObject,代码整体上比前面的短,因为Q_DECL_EXPORT可以使我们避免自己根据不同平台去定义宏。
foo.cpp
#include "foo.h" Math::Math() :QObject(NULL) { } Math::~Math() { } int Math::squared(int x) { return x * x; } #include "foo.moc"
注意,最后的include语句是配合cmake的qt4_automoc工作的,如果你有在qmake下使用它的经验,请注意它们截然不同。
接下来看绑定部分
foobinding
CMakeLists.txt 文件内容project(foobinding) cmake_minimum_required(VERSION 2.6) find_package(PythonLibs REQUIRED) find_package(Shiboken REQUIRED) find_package(PySide REQUIRED) find_package(Qt4 REQUIRED) include(${QT_USE_FILE}) find_program(GENERATOR generatorrunner REQUIRED) if (NOT GENERATOR) message(FATAL_ERROR "You need to specify GENERATOR variable (-DGENERATOR=value)") endif() if(MSVC) set(CMAKE_CXX_FLAGS "/Zc:wchar_t- /GR /EHsc /DNOCOLOR /DWIN32 /D_WINDOWS /D_SCL_SECURE_NO_WARNINGS") else() if(CMAKE_HOST_UNIX) set(CMAKE_CXX_FLAGS "${CMAKE_CXX_FLAGS} -Wall -fvisibility=hidden -Wno-strict-aliasing") endif() set(CMAKE_CXX_FLAGS_DEBUG "-g") option(ENABLE_GCC_OPTIMIZATION "Enable specific GCC flags to optimization library size and performance. Only available on Release Mode" 0) if(ENABLE_GCC_OPTIMIZATION) set(CMAKE_BUILD_TYPE Release) set(CMAKE_CXX_FLAGS_RELEASE "-DNDEBUG -Os -Wl,-O1") if(NOT CMAKE_HOST_APPLE) set(CMAKE_CXX_FLAGS "${CMAKE_CXX_FLAGS} -Wl,--hash-style=gnu") endif() endif() if(CMAKE_HOST_APPLE) if (NOT QT_INCLUDE_DIR) set(QT_INCLUDE_DIR "/Library/Frameworks") endif() if(ALTERNATIVE_QT_INCLUDE_DIR) set(QT_INCLUDE_DIR ${ALTERNATIVE_QT_INCLUDE_DIR}) endif() string(REPLACE " " ":" QT_INCLUDE_DIR ${QT_INCLUDE_DIR}) endif() endif() set(GENERATOR_EXTRA_FLAGS --generator-set=shiboken --enable-parent-ctor-heuristic --enable-pyside-extensions --enable-return-value-heuristic --use-isnull-as-nb_nonzero) if(WIN32 OR DEFINED AVOID_PROTECTED_HACK) message(STATUS "PySide will be generated avoiding the protected hack!") set(GENERATOR_EXTRA_FLAGS ${GENERATOR_EXTRA_FLAGS} --avoid-protected-hack) add_definitions(-DAVOID_PROTECTED_HACK) else() message(STATUS "PySide will be generated using the protected hack!") endif() if (WIN32) set(PATH_SEP "/;") else() set(PATH_SEP ":") endif() enable_testing() add_subdirectory(foo) add_subdirectory(tests)
和它的前任比较,它复杂很多
除了查找python和shiboken的开发包,它还需要PySide开发环境
除了查找可执行程序generatorrunner,还需要注意它的选项(对Win下,必须 --avoid-protected-hack)
因为要用到多路径,注意不同平台的路径分割符!
foo
同前面一样,此处是生成绑定的地方,也是我们最重要的部分,先看CMakeLists.txt文件:project(foo) set(foo_SRC ${CMAKE_CURRENT_BINARY_DIR}/foo/foo_module_wrapper.cpp ${CMAKE_CURRENT_BINARY_DIR}/foo/math_wrapper.cpp ) set(foo_INCLUDE_DIRECTORIES ${SHIBOKEN_INCLUDE_DIR} ${SHIBOKEN_PYTHON_INCLUDE_DIR} ${PYSIDE_INCLUDE_DIR} ${PYSIDE_INCLUDE_DIR}/QtCore ${libfoo_SOURCE_DIR} ) set(foo_LINK_LIBRARIES ${SHIBOKEN_PYTHON_LIBRARIES} ${SHIBOKEN_LIBRARY} ${PYSIDE_LIBRARY} ${QT_LIBRARIES} libfoo ) include_directories(foo ${foo_INCLUDE_DIRECTORIES}) add_library(foo MODULE ${foo_SRC}) set_property(TARGET foo PROPERTY PREFIX "") if(WIN32) set_property(TARGET foo PROPERTY SUFFIX ".pyd") endif() target_link_libraries(foo ${foo_LINK_LIBRARIES}) add_custom_command(OUTPUT ${foo_SRC} COMMAND ${GENERATOR} --generatorSet=shiboken ${GENERATOR_EXTRA_FLAGS} ${CMAKE_CURRENT_SOURCE_DIR}/global.h --include-paths=${libfoo_SOURCE_DIR}${PATH_SEP}${QT_INCLUDE_DIR}${PATH_SEP}${PYSIDE_INCLUDE_DIR} --output-directory=${CMAKE_CURRENT_BINARY_DIR} --typesystem-paths=${typesystem_path}${PATH_SEP}${PYSIDE_TYPESYSTEMS} ${CMAKE_CURRENT_SOURCE_DIR}/typesystem_foo.xml WORKING_DIRECTORY ${CMAKE_CURRENT_SOURCE_DIR} COMMENT "Running generator for libfoo..." )
注意和它前任比较,变复杂的部分:
头文件路径,需要Qt的头文件路径和PySide的头文件路径(注意子路径)
链接库,需要Qt的库和PySide的库
generatorrunner 参数中的 --include-paths,添加Qt和PySide路径
generatorrunner 参数中 --typesystem-paths 添加相应路径
看一下另外两个文件:
global.h
#undef QT_NO_STL #undef QT_NO_STL_WCHAR #ifndef NULL #define NULL 0 #endif #include "pyside_global.h" #include "foo.h"
几个宏看不太懂,多了一个pyside_global.h文件,属于PySide自带的文件
typesystem_foo.xml
<?xml version="1.0"?> <typesystem package="foo"> <load-typesystem name="typesystem_core.xml" generate="no"/> <object-type name='Math' /> </typesystem>
需要加载PySide 的 typesystem_core.xml
tests
生成东西能否工作,仍然需要测试来说话:CMakeLists.txt
if(WIN32) set(TEST_PYTHONPATH "${foo_BINARY_DIR};${PYSIDE_PYTHONPATH}") set(TEST_LIBRARY_PATH "${libfoo_BINARY_DIR};$ENV{PATH}") set(LIBRARY_PATH_VAR "PATH") string(REPLACE "//" "/" TEST_PYTHONPATH "${TEST_PYTHONPATH}") string(REPLACE "//" "/" TEST_LIBRARY_PATH "${TEST_LIBRARY_PATH}") string(REPLACE ";" "//;" TEST_PYTHONPATH "${TEST_PYTHONPATH}") string(REPLACE ";" "//;" TEST_LIBRARY_PATH "${TEST_LIBRARY_PATH}") else() set(TEST_PYTHONPATH "${foo_BINARY_DIR}:${PYSIDE_PYTHONPATH}") set(TEST_LIBRARY_PATH "${libfoo_BINARY_DIR}:$ENV{LD_LIBRARY_PATH}") set(LIBRARY_PATH_VAR "LD_LIBRARY_PATH") endif() add_test(math ${SHIBOKEN_PYTHON_INTERPRETER} ${CMAKE_CURRENT_SOURCE_DIR}/test_foo.py) set_tests_properties(math PROPERTIES ENVIRONMENT "PYTHONPATH=${TEST_PYTHONPATH};${LIBRARY_PATH_VAR}=${TEST_LIBRARY_PATH}")
恩,基本没变化,就是多了个PYSIDE_PYTHONPATH
至于 test_foo.py 文件,和第一部分完全一样,此处略。
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