使用 Python、C++ 和 pybind11 返回和传递原始 POD 指针（数组）

Question

我有一个 C++ 函数，它 returns 一个原始 float 指针，另一个 C++ 函数接受一个原始 float 指针作为参数。类似于：

float* ptr = something;
float* get_ptr(void) { return ptr; }
void use_ptr(float* ptr) { do_work(ptr); }

我希望能够使用 Python 传递指针。像这样：

import my_native_functions as native
ptr = native.get_ptr()
native.use_ptr(ptr)

我正在使用 pybind11 创建我的原生 python 模块，但我不知道如何为 get_ptr() 函数创建绑定。如果我只是执行以下操作：

PYBIND11_MODULE(my_native_functions, m)
{
    m.def("get_ptr", &get_ptr);
    m.def("use_ptr", &use_ptr);
}

get_ptr()函数returns一个PythonFloat对象。我想这是有道理的，因为 python 中没有指针类型。但是，因为现在这是一个简单的 Float，当我调用 use_ptr() 函数并迭代 C/C++ 中的指针时，只有数组的第一个元素是正确的。其余的都是垃圾。为了解决这个问题，在 C++ 中，我必须转换我的指针 to/from std::size_t。通过这样做，一切正常。

但是，我想问一下：有没有"right way"不用用pybind11强制转换to/fromstd::size_t就可以达到上面的效果？

如果你好奇我为什么这样做：我明白我所做的不是类型安全的。此外，我从不触摸 Python 一侧的 pointer/integer 。我只是从一个本机模块中检索它并将其传递给另一个。此外，我不能将指针转换为某种 numpy 视图，因为指针并不总是在 CPU 上。有时我想传递 CUDA 指针。从 CUDA 指针创建 py::array_t 是不可能的，除非我复制数据（我不想这样做）。

谢谢。

Answer 1

按照 here 所述，将原始指针包装在自定义 "smart" 指针 class 中（只是假装真的很聪明）。您可以在此 class 中添加一些附加信息，例如数组元素的大小和元素的数量。这将使它成为 C++ 端的通用数组描述符（但不是 Python 端，因为您没有将原始指针公开给 Python）。

对于更简单的选项，只需将您的指针包裹在任何旧的 class 中，以便在 Python 中隐藏它。无需将其作为自定义智能指针公开给 Python。这是一个这样做的例子：

#include <pybind11/pybind11.h>
#include <memory>
#include <iostream>

namespace py = pybind11;

template <class T> class ptr_wrapper
{
    public:
        ptr_wrapper() : ptr(nullptr) {}
        ptr_wrapper(T* ptr) : ptr(ptr) {}
        ptr_wrapper(const ptr_wrapper& other) : ptr(other.ptr) {}
        T& operator* () const { return *ptr; }
        T* operator->() const { return  ptr; }
        T* get() const { return ptr; }
        void destroy() { delete ptr; }
        T& operator[](std::size_t idx) const { return ptr[idx]; }
    private:
        T* ptr;
};

float array[3] = { 3.14, 2.18, -1 };

ptr_wrapper<float> get_ptr(void) { return array; }
void use_ptr(ptr_wrapper<float> ptr) {
    for (int i = 0; i < 3; ++i)
        std::cout << ptr[i] << " ";
    std::cout << "\n";
}

PYBIND11_MODULE(Ptr,m)
{
    py::class_<ptr_wrapper<float>>(m,"pfloat");
    m.def("get_ptr", &get_ptr);
    m.def("use_ptr", &use_ptr);
}

使用 Python、C++ 和 pybind11 返回和传递原始 POD 指针（数组）

Returning and passing around raw POD pointers (arrays) with Python, C++, and pybind11

c++

python

pybind11