如何用pybind11模板继承特性避免C++绑定Python时的样板代码

解决方案 #

你可以通过泛型辅助函数封装所有模板类的通用绑定逻辑，仅需编写一次通用规则，不同的模板实例化类型直接调用该函数即可完成绑定，无需重复编写方法绑定代码。

实现步骤

1. 定义通用绑定模板函数，将所有T类共有的初始化、方法绑定逻辑全部写入该函数：

#include <pybind11/pybind11.h>
#include <string>

namespace py = pybind11;

template <typename T>
py::class_<T> bind_T_template(py::module_& m, const char* py_class_name) {
    // 声明Python类
    py::class_<T> cls(m, py_class_name);
    // 所有通用绑定逻辑仅写一次
    cls
        .def(py::init<std::string, std::string>())
        .def("do_smthg", &T::do_sthg)
        // 其他所有模板类共有的方法都在此处添加
        .def("other_common_method", &T::other_common_method);
    // 返回类对象，方便后续给特化类型添加独有方法
    return cls;
}

2. 绑定不同实例化的模板类时，直接调用上述模板函数即可：

PYBIND11_MODULE(your_module_name, m) {
    // 绑定T<a>，仅需一行代码完成所有通用逻辑绑定
    bind_T_template<T<a>>(m, "Ta");
    // 绑定T<b>
    bind_T_template<T<b>>(m, "Tb");

    // 如果某一个特化类型有独有的方法，接收返回的类对象后单独添加即可
    auto ta_cls = bind_T_template<T<a>>(m, "Ta");
    ta_cls.def("special_method_only_for_a", &T<a>::special_method);
}

原理说明

该方案利用C++模板的实例化特性，针对不同的T<a>、T<b>类型自动生成对应版本的绑定逻辑，所有通用规则仅需编写一次，完全避免了重复的样板代码，同时支持对特殊实例化类型做自定义扩展。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Johann cohen-tanugi