从 C++ 函数 Cython 返回包含 PyObject 的复杂对象

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【中文标题】从 C++ 函数 Cython 返回包含 PyObject 的复杂对象【英文标题】:Returning a complex object containing PyObject from c++ function Cython 【发布时间】:2017-06-14 01:13:06 【问题描述】:

我正在尝试使用 Cython 将一些 C++ 类和函数包装到 Python 中。 到目前为止,我已经包装了 2 个类,现在我想包装一个函数。

函数的签名是

std::map<std::string, std::vector<PyObject*>> analyze(PyObject* img, LandmarkDetector::CLNF& clnf_model, LandmarkDetector::FaceModelParameters& params);

我已经成功包装了CLNFFaceModelParameters 类,但我无法包装这个analyze 函数。

该函数处理PyObject*s,因为它处理opencv,我希望能够在语言之间轻松传递它们。我正在使用these functions 来执行cv::Point 到python 对象之间以及python Mat 到cv::Mat 之间的转换。

这是我的 pyx 文件:

from libcpp.vector cimport vector
from libcpp.map cimport map
from libcpp.string cimport string
from cpython.ref cimport PyObject
from cython.operator cimport dereference as deref

cdef extern from "LandmarkDetectorModel.h" namespace "LandmarkDetector":
    cdef cppclass CLNF:
        CLNF(string) except +

cdef extern from "LandmarkDetectorParameters.h" namespace "LandmarkDetector":
    cdef cppclass FaceModelParameters:
        FaceModelParameters(vector[string] &) except +

cdef class PyCLNF:
    cdef CLNF *thisptr
    def __cinit__(self, arg):
        self.thisptr = new CLNF(<string> arg)

cdef class PyLandmarkDetectorParameters:
    cdef FaceModelParameters *thisptr
    def __cinit__(self, args):
        self.thisptr = new FaceModelParameters(args)

cdef extern from "FaceLandmarkVid.h":
    map[string, vector[object]] analyze(object, CLNF&, FaceModelParameters&)

cdef PyAnalyze(object img, PyCLNF clnf, PyLandmarkDetectorParameters facemodel):
    return analyze(img, deref(clnf.thisptr), deref(facemodel.thisptr))

但在尝试编译时,我收到错误消息

landmarks.pyx:26:23: Python object type 'Python object' cannot be used as a template argument

(指map[string, vector[object]] analyze [...]这一行)

【问题讨论】:

【参考方案1】:

很遗憾,您不能在此处使用 Cython 的自动 std::map->dictstd::vector->list 转换。我认为编写这种转换的根本问题是 Cython 不知道 C++ 在引用计数方面做了什么,因此很难可靠地做到这一点。

相反,您必须将向量模板化为 PyObject* 并编写您自己的转换函数。使用 PyObject* 进行模板化似乎会使 Cython 感到困惑,但可以使用 typedef 来解决这个问题:

# unchanged [...]
from cpython.ref cimport PyObject, Py_DECREF
from cython.operator cimport dereference as deref, preincrement
# unchanged [...]

ctypedef PyObject* PyObjectPtr # I run into a bug templaing vector otherwise

cdef extern from "FaceLandmarkVid.h":
    map[string, vector[PyObjectPtr]] analyze(object, CLNF&, FaceModelParameters&)

# an extra function to convert the vector to a list
cdef convertVector(vector[PyObjectPtr]& v):
    cdef vector[PyObjectPtr].iterator i = v.begin()
    cdef vector[PyObjectPtr].iterator end = v.end()

    cdef list out = []

    while i != end:
        out.append(<object>deref(i))
        # reduce reference count to account for destruction of the
        # vector at the end of the conversion process
        Py_DECREF(<object>deref(i))
        preincrement(i)

    return out

cdef PyAnalyze(object img, PyCLNF clnf, PyLandmarkDetectorParameters facemodel):
    cdef map[string, vector[PyObjectPtr]] res = analyze(img, deref(clnf.thisptr), deref(facemodel.thisptr))
    cdef map[string, vector[PyObjectPtr]].iterator i = res.begin()
    cdef map[string, vector[PyObjectPtr]].iterator end = res.end()

    cdef dict out =     

    while i!=end:

        out[deref(i).first] = convertVector(deref(i).second)
        preincrement(i)
    return out

本质上,我们迭代地图,并迭代其中的向量,将PyObject* 转换为&lt;object&gt;。我在这里做了一个关于引用计数的假设 - 我假设你的 C++ 代码永远不会减少向量中 PyObjects 的引用计数(因此你需要自己减少它以解释向量的破坏)。第二个假设是PyObject* 都不是NULL。

(经过测试可以在 Cython 中编译,但我无法测试它是否可以在 C++ 中编译或正确运行)。


编辑:我意识到我在引用计数方面犯了一个小错误,现在应该更正。

【讨论】:

以上是关于从 C++ 函数 Cython 返回包含 PyObject 的复杂对象的主要内容,如果未能解决你的问题,请参考以下文章

Cython - 将 C++ 函数返回的 C++(向量和非向量)对象暴露给 Python

Cython 和重载的 c++ 构造函数

在 Cython 中包装返回复杂类型向量的函数

如何从另一个包装的对象返回 Cython 中的包装 C++ 对象?

如何通过cython接口返回对象引用的c ++函数

Cython:从参考获得时,Numpy 数组缺少两个第一个元素