Python 内建函数

getattr

getattr 是 Python 的内建函数。它用于获取对象指定名称的属性值。

函数签名:

getattr(object, name)
getattr(object, name, default)

• object: 需要从中获取属性的对象。
• name: 属性的名称，必须是字符串。
• default: (可选) 如果属性不存在时返回的默认值。

如果 name 指定的属性存在，则返回该属性的值。例如，getattr(x, 'foobar') 等价于 x.foobar。

如果属性不存在：

• 如果提供了 default 参数，则返回 default。
• 否则，会抛出 AttributeError。

注意：属性名 name 不一定需要是合法的 Python 标识符。但是，私有属性（名称前有两个下划线）需要手动进行名称 mangling 才能通过 getattr 访问。

setattr

setattr 是 Python 的内建函数，与 getattr 相对应。它用于设置对象的属性值。

函数签名:

setattr(object, name, value)

• object: 需要设置属性的对象。
• name: 属性的名称，必须是字符串。
• value: 要赋给属性的值。

name 可以是现有属性的名称，也可以是新属性的名称。只要对象允许，函数就会将 value 赋给该属性。例如，setattr(x, 'foobar', 123) 等价于 x.foobar = 123。

属性名 name 同样不一定需要是 Python 标识符。如果属性名不是标识符，则无法使用点运算符（.）访问，但仍可通过 getattr 等函数访问。

注意：与 getattr 类似，设置私有属性也需要手动进行名称 mangling。

测试示例

创建一个名为 test.py 的文件：

class Animal:
    legs = 4

    def run(self):
        print("I'm running!")

if __name__ == "__main__":
    a = Animal()

    print("Initial leg value:", getattr(a, "legs"))

    setattr(a, "legs", 2)
    print("After set to 2:", getattr(a, "legs"))

    print("run method:", getattr(a, "run"))
    print("Call run method:")
    getattr(a, "run")()

运行结果：

Initial leg value: 4
After set to 2: 2
run method: <bound method Animal.run of <__main__.Animal object at 0x...>>
Call run method:
I'm running!

pybind11 - Python 内建函数映射

pybind11 提供了 C++ 函数来映射 Python 的内建函数，这些函数通常与 Python 的版本行为一致。

py::getattr

pybind11 提供了 py::getattr 函数来获取 C++ 中的 Python 对象属性。

函数签名示例：

object getattr(handle obj, handle name);
object getattr(handle obj, const char *name);
object getattr(handle obj, handle name, handle default_);
object getattr(handle obj, const char *name, handle default_);

py::setattr

pybind11 提供了 py::setattr 函数来设置 C++ 中的 Python 对象属性。

函数签名示例：

void setattr(handle obj, handle name, handle value);
void setattr(handle obj, const char *name, handle value);

测试示例 (pybind11 - getattr/setattr)

创建一个名为 demo.cpp 的文件：

#include <pybind11/pybind11.h>
#include <pybind11/embed.h> // py::scoped_interpreter
#include <string>

namespace py = pybind11;

int main() {
    // 启动 Python 解释器
    py::scoped_interpreter guard{};

    // 使用 py::exec 定义 class
    py::dict scope;
    py::exec(R"(
class Person:
    def __init__(self):
        self.name = "Alice"
    def greet(self):
        return "Hi, " + self.name

p = Person()
)", scope);

    // 从 scope 获取 Python 对象
    py::object obj = scope["p"];

    // 使用 py::getattr / py::setattr
    py::print("Via py::getattr:", py::getattr(obj, "name"));
    py::setattr(obj, "name", py::str("Charlie"));
    py::print("After py::setattr:", py::getattr(obj, "name"));
    py::print("Greeting:", py::getattr(obj, "greet")());

    return 0;
}

编译和运行（需要根据你的 Python 版本调整链接标志）：

c++ -O3 -Wall -std=c++11 demo.cpp -o demo \
    $(python3 -m pybind11 --includes) \
    -lpython3.8 -pthread -ldl -lutil -lm
./demo

运行结果：

Via py::getattr: Alice
After py::setattr: Charlie
Greeting: Hi, Charlie

pybind11 - py::object_api::attr

pybind11 的 py::object 类提供了一个 attr 成员函数，用于更方便地访问和修改对象的属性。

obj.attr("attribute_name") 返回一个可以进行 get/set 操作的对象访问器。

测试示例 (pybind11 - attr)

修改 demo.cpp 文件：

#include <pybind11/pybind11.h>
#include <pybind11/embed.h>  // py::scoped_interpreter
#include <string>
#include <typeinfo> // For typeid

namespace py = pybind11;

int main() {
    // 启动 Python 解释器
    py::scoped_interpreter guard{};

    // 用 py::exec 定义 class
    py::dict scope;
    py::exec(R"(
class Person:
    def __init__(self):
        self.name = "Alice"
    def greet(self):
        return "Hi, " + self.name

p = Person()
)", scope);

    // 从 scope 取得 Python 对象
    py::object obj = scope["p"];

    // 取得属性
    py::print("Via .attr get:", obj.attr("name"));

    // 修改属性
    obj.attr("name") = "Bob";
    py::print("After .attr() set:", obj.attr("name"));

    // 呼叫方法
    py::print("Greeting:", obj.attr("greet")());

    // 检视型别
    // 注意：typeid().name() 返回的是 C++ 内部表示，可能不是直接的 Python 类型名
    py::print("Type of greet result:", typeid(obj.attr("greet")()).name());

    return 0;
}

使用相同的指令编译执行后结果如下：

Via .attr get: Alice
After .attr() set: Bob
Greeting: Hi, Bob
Type of greet result: N8pybind116objectE 

输出 N8pybind116objectE 是 pybind11::object 的 C++ 内部表示。

常用 pybind11 函数说明

py::scoped_interpreter

这是一个 RAII（Resource Acquisition Is Initialization）类，用于管理 Python 解释器的生命周期。它会在构造时初始化 Python 解释器，并在析构时关闭解释器并释放资源。在 scoped_interpreter 对象超出作用域后，不能再调用任何 Python API。

py::dict

这是 pybind11 对 Python 字典（dict）的封装。可以用来表示 Python 的字典对象，并进行读写操作。

py::exec

该函数允许从 C++ 字符串中执行 Python 代码。它支持执行 Python 语句（statements）。使用 C++11 的原始字符串字面量（raw string literals）可以方便地处理包含特殊字符的 Python 代码。

py::print

为了解决 C++ 的 std::cout 和 Python 的 print 在输出顺序上可能出现的问题，pybind11 提供了 py::print() 函数。该函数会将输出写入 Python 的 sys.stdout，确保输出的一致性。它模仿了 Python 的 print 函数，并支持 sep, end, file, flush 等可选参数。

py::str

这是 pybind11 对 Python 字符串（str）的封装。它允许将 C++ 字符串转换为 Python 字符串对象，或获取 Python 对象的字符串表示形式，类似于 Python 的 str() 函数。