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开发笔记之：python集成Qt C++编写的扩展模块

news 2025/11/4 12:39:29

一、问题列表

（1）C++定义的类(class)/结构体(struct)如何被python所“理解”
（2）如何了解扩展模块(.pyd)的依赖以及添加依赖目录
（3）指针的传递和管理
（4）字节数组的传递
（5）“no QGuiApplication instance and no application …”
（6）QGraphicsScene初始化问题

二、结论

（1）pybind11支持定义组合类型class/struct。
而且class/struct的项既可以是简单类型，也可以是组合类型。组合类型需要提前被定义。
（注：本项主要需改造C++端，python端对应即可）
（2.1）使用VS工具 dumpbin 来解析 .pyd 文件的依赖。（注：仅适用于windows平台）
（2.2）使用 os 的 add_dll_directory 方法来添加所依赖的 dll 所在的目录。例如添加 Qt的安装目录下的bin目录。（注：只在python端）
（3）暂时还没搞明白。
（注：使用场景：在python端发起创建句柄，调用方法中传入句柄）
（4）使用 py::buffer 类型接收，再转换成 uchar *。（主要在C++端）
（5）在模块入口构造 QGuiApplication 实例。（主要在C++端）
（6）将（5）中的改成 QGuiApplication 改成 QApplication。
因为其属性font 依赖于 QApplication::font。（主要在C++端）

三、代码

（1）定义 & 绑定结构体/实体类

a. 结构体定义（c++）

typedef struct foo_1 {int field1;bool field2;std::string fileld3;
} FOO_1;

b. 绑定结构体/类定义（c++， pybind11）

py::class_<FOO_1>(m, "FOO_1").def(py::init<>()).def_readwrite("field1", &FOO_1::field1).def_readwrite("field2", &FOO_1::field2).def_readwrite("fileld3", &FOO_1::fileld3);

c.引用结构体/类类型（python）

。。。
import module1 as md1
。。。
foo1 = md1.FOO_1()
foo1.field1 = 999
foo1.field2 = True
foo1.fileld3 = "hello, world"
。。。

（2.1）列出 pyd 文件的依赖（windows环境、VS开发环境、cmd）

"C:\Program Files (x86)\Microsoft Visual Studio\
2019\Community\VC\Tools\MSVC\14.29.30133\
bin\Hostx64\x64\dumpbin.exe" /DEPENDENTS module1.pyd

（2.2）添加 Qt 环境到 dll 目录（python）

import os
os.add_dll_directory("C:/Qt/5.15.10/msvc2019_64/bin")

（3）指针的使用

a.创建指针并传递（c++）

void *FooPinter Module1::createPointer(bool p1, const std::string &p2, int p3)
{std::unique_ptr<FooPinter> pt= FooPinter::createPointer(p1, p2, p3);return pt.release(); //这里用 release() 而不是 get()
}

b.接收并转换（c++）

const int Module1::checkPointer(void *pt)
{if (pt == NULL) {qCritical() << "传入的指针为空！";return -1;}auto pt2 = reinterpret_cast<FooPinter *>(pt); //类型转换qDebug() << pt2 ->p1() << pt2 ->p2();return 0;
}

c.释放（c++）

const int Module1::releasePointer(void *pt)
{if (pt == NULL) {qCritical() << "传入的指针为空！";return -1;}auto pt2 = reinterpret_cast<FooPinter *>(pt); //类型转换delete pt2; //释放指针空间return 0;
}

d.方法/参数绑定（c++， pybind11）

py::class_<Module1>(v, "Module1").def(py::init<>()).def("createPointer",&Module1::createPointer,py::arg("p1"),py::arg("p2"),py::arg("p3"),"Create the pointer.").def("checkPointer",&Module1::checkPointer,py::arg("pt"),"Check the pointer.").def("releasePointer",&Module1::releasePointer,py::arg("pt"),"Release the pointer.");

e.调用（python）

。。。
pt = md1.createPointer(p1, p2, p3)
。。。
md1.checkPointer(pt)
。。。
md1.releasePointer(pt)

（4）字节数组处理

a.读取并设置（python）

buff = Path('123.jpg').read_bytes()   # bytes buffer
#
imageInfo1 = md1.ImageInfo()
。。。
imageInfo1.setBytes(buff)
。。。

b.方法/参数绑定（c++）

py::class_<ImageInfo>(v, "ImageInfo").def(py::init<>()).def("setBytes", &ImageInfo::setBytes, py::arg("bytes"), py::arg("len"), "setBytes").def("setBytes", [](ImageInfo &self, py::buffer buff) {py::buffer_info info = buff.request();const uchar *ptr = static_cast<const uchar *>(info.ptr);int len = info.size * info.itemsize;//self.setBytes(ptr, len);});

c.接收并设置（c++）

void ImageInfo::setBytes(const uchar *bytes, int len)
{m_image = QImage::fromData(bytes, len);
}

（5）构造 QApplication 实例（c++）

。。。
namespace py = pybind11;
static std::unique_ptr<QApplication> global_qt_app;
。。。
PYBIND11_MODULE(Module1, v)
{if (!QCoreApplication::instance()) {static int fake_argc = 0;global_qt_app = std::make_unique<QApplication>(fake_argc, nullptr);}v.doc() = "Object-oriented bindings for the Module1.";
。。。