Pybind11是目前最简洁高效的C++编写Python扩展模块的工具，通过极少量代码即可将C++函数、类、STL容器等暴露给Python。使用PYBIND11_MODULE定义模块，m.def()导出函数，py::class_封装类，配合#include 实现vector、map等自动转换。通过CMake构建生成.so或.pyd文件后，可在Python中如原生模块般调用，显著提升性能，适用于算法加速与C++项目集成。
要用C++编写Python扩展模块，Pybind11 是目前最简洁高效的工具之一。它允许你用极少量的C++代码将C++类、函数、对象暴露给Python，实现高性能混合编程。相比传统的 Python C API 或 Boost.Python，Pybind11 更轻量、易用且功能强大。
安装 Pybind11
Pybind11 可以通过 pip 安装，也可以作为头文件直接集成到项目中：
pip install pybind11安装后，你可以包含其头文件来使用。如果你使用 CMake，推荐方式是通过 find_package(pybind11) 集成。
编写第一个 C++ 扩展模块
下面是一个简单的例子，将一个 C++ 函数导出为 Python 模块：
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example.cpp:
#includeint add(int a, int b) { return a + b; }
namespace py = pybind11; PYBIND11_MODULE(example, m) { m.doc() = "pybind11 example plugin"; m.def("add", &add, "A function that adds two numbers"); }
这里：
- PYBIND11_MODULE 定义了一个名为 example 的 Python 模块。
- m.def() 将 C++ 函数 add 绑定为 Python 可调用函数。
编译生成 Python 模块
有几种方式可以编译这个模块。最简单的是使用 pybind11 提供的工具链。
使用 CMake 编译（推荐）：
CMakeLists.txt:
cmake_minimum_required(VERSION 3.10) project(example)find_package(pybind11 REQUIRED)
pybind11_add_module(example example.cpp)
然后执行：
mkdir buildcd build
cmake ..
make
成功后会生成 example.cpython-xxx.so（Linux）或 example.pyd（Windows），可在 Python 中直接 import。
在 Python 中使用扩展模块
编译完成后，在 Python 中像普通模块一样导入：
import example print(example.add(3, 4)) # 输出: 7
你会发现这个函数和原生 Python 函数一样调用自然，但底层是 C++ 实现，性能更高。
导出 C++ 类到 Python
Pybind11 支持完整封装 C++ 类。例如：
#includeclass MyClass { public: MyClass(const std::string &name) : name(name) {} void set_name(const std::string &n) { name = n; } std::string get_name() const { return name; } private: std::string name; };
namespace py = pybind11; PYBIND11MODULE(example, m) { py::class
(m, "MyClass") .def(py::init ()) .def("set_name", &MyClass::set_name) .def("get_name", &MyClass::get_name); }
在 Python 中使用：
obj = example.MyClass("test")
print(obj.get_name()) # 输出: test
obj.set_name("hello")
print(obj.get_name()) # 输出: hello
构造函数、成员方法都可直接绑定，支持重载、属性访问等高级特性。
处理复杂类型与 STL 容器
Pybind11 支持自动转换常见 STL 类型。需包含对应头文件：
#include
之后，C++ 的 std::vector、std::string、std::map 等会自动转换为 Python 的 list、str、dict。
例如：
std::vectorget_numbers() { return {1, 2, 3, 4}; } m.def("get_numbers", &get_numbers);
Python 调用时返回的就是 list。
基本上就这些。Pybind11 让 C++ 与 Python 混合编程变得非常直观。只要写好 C++ 逻辑，几行绑定代码就能在 Python 中高速调用，适合算法加速、接口封装、已有 C++ 项目集成等场景。
