将 glm.mat4 从 Python 传回 C++ (glm::mat4)

Posted 2023-02-21

【中文标题】将 glm.mat4 从 Python 传回 C++ (glm::mat4)

【英文标题】：Passing glm.mat4 from Python back to C++ (glm::mat4)

【发布时间】：2020-06-21 07:55:10

【问题描述】：

我有一个 boost python 应用程序，它将一个类导出到 Python，执行计算并将输出返回给 C++：

import engine # c++ library
import glm # pyglm

class Game(engine.Application):
    def __init__(self):
        engine.Application.__init__(self, title, fullscreen)
        self.shader = engine.Shader();
        self.shader.setup("shader.vs", "shader.fs")
        self.shader.setMat4("model", glm.mat4(1.0)
    def update(self):
        ...

在其他类中，着色器是这样从 C++ 包装和导出的：

struct ShaderWrap : Shader, boost::python::wrapper<Shader>

  int setup(const char* vertexPath, const char* fragmentPath)
  
    return Shader::setup(vertexPath, fragmentPath);
  
  int setMat4(std::string name, glm::mat4 mat)
  
    return Shader::setMat4(name, mat);
  
;

...

BOOST_PYTHON_MODULE(engine)

  namespace python = boost::python;

  ...

  python::class_<ShaderWrap, boost::noncopyable>("Shader")
    .def("setup", &Shader::setup)
    .def("setMat4", &Shader::setMat4)
    ;

  ...

在调用self.shader.setMat4 之前，该应用程序运行良好，但我收到错误消息：

Boost.Python.ArgumentError: Python argument types in
    StaticShader.setMat4(StaticShader, str, glm::detail::tmat4x4)
did not match C++ signature:
    setMat4(StaticShader lvalue, std::__cxx11::basic_string<char, std::char_traits<char>, std::allocator<char> >, glm::mat<4, 4, float, (glm::qualifier)0>)

我尝试将 mat4 值作为 float* 传递回 C++，但没有成功。 我也试过调用value_ptr(mat4)，它返回一个c_void_p，但编译器抱怨说c_void_p和void*不是同一种类型（也尝试过使用ctypes库进行转换的各种尝试）。 this question 和 this question 基本上是同一个问题，但是我在实现中迷路了。

在 PyGLM 文档中，开发人员说该库是用 C++ 编写的。所以，

将glm.mat4 值传递给C++ 以被解释为glm::mat4 值的可能方法是什么？

我想传递一个 glm.mat4，例如视图矩阵，在 Python 代码更新函数中被更新回 C++ 以供进一步使用，并希望 pyGLM 库/GLM 库之间有一个相当简单的接口通过 boost::python。提前致谢。

【参考方案1】：

最后就这个问题联系了开发者，得到了回复：

这是矩阵对象在 C++ 代码中的样子：

template<int C, int R, typename T>
struct mat 
    PyObject ob_base;
    uint8_t info;
    glm::mat<C, R, T> super_type;
;

这很可能是它与 glm 矩阵不太兼容的原因。

如果您使用的是最新版本的 PyGLM，value_ptr(mat4) 应该返回一个 LP_c_float 对象，即一个 float*。 我确信有一种方法可以将这样的指针传递给 boost::python，尽管正如我所说，我不知道如何。

从技术上讲，您可以将指针转换为整数，将其传输并转换回float*。 您可以使用以下方法获取指针的地址：

int.from_bytes(ptr, "little")

或者你可以简单地发送一个字节对象。

as_bytes = bytes(mat4)

或者作为一个元组：

as_tuple = mat4.to_tuple()

或者作为一个 numpy 数组（它似乎有它自己的 boost::python::numpy 模块）：

np_arr = numpy.array(mat4)

---

我能够通过将内存地址作为 int* 传递回 C++ 来获得正确的输出，然后进行一些切片以将其恢复为 glm::mat4，但我发现这个解决方案过于复杂并最终包装手动 glm::mat4 类（参见 https://***.com/a/62672081/9238288 了解如何实现此目的的基本示例）。