Pybind11如何绑定带指针参数的C++函数？现有绑定失效原因求解

是否可以绑定？ #

接收指针参数的C++函数完全可以通过Pybind11绑定到Python使用，输出不符合预期是绑定逻辑、传参类型不匹配导致的，和指针参数本身无关。

存在的问题 #

• 传参类型不匹配：你在Python侧传入的是list类型对象，不是numpy数组。Pybind11遇到参数声明为py::array_t<int>时，会自动将输入的Python list临时拷贝转换为numpy数组，C++函数修改的是这个临时拷贝的内容，调用结束后临时对象被销毁，原Python list完全没有被修改，因此输出还是原始值。
• 绑定代码缺少校验：就算传入numpy数组，现有代码也没有做维度、长度、内存布局校验，如果输入的数组不是一维、长度不足2、不是C风格连续内存，直接访问a[0]、a[1]会触发内存越界，导致未定义行为。

修复方案 #

方案1：使用numpy数组传参（性能最优） #

优化绑定代码

添加参数校验，同时指定数组的内存布局要求：

#include "pybind11/numpy.h"
#include "pybind11/pybind11.h"

namespace py = pybind11;

// 第三方不可修改的原函数
void myFunc(int *a){
  a[0]++;
  a[1]++;
}

PYBIND11_MODULE(pybindtest, m) {
  m.def("myFunc", [](py::array_t<int, py::array::c_style | py::array::forcecast> buffer){
    // 校验数组维度
    if (buffer.ndim() != 1) {
      throw py::value_error("参数必须为一维数组");
    }
    // 校验数组长度
    if (buffer.shape(0) < 2) {
      throw py::value_error("数组长度至少为2");
    }
    py::buffer_info info = buffer.request();
    myFunc(static_cast<int *>(info.ptr));
  });
}

调整Python调用代码

直接传入numpy数组，修改会直接作用在原数组上：

import pybindtest
import numpy as np

# 指定dtype为np.int32和C++的int类型匹配
a = np.array([1,2], dtype=np.int32)
pybindtest.myFunc(a)
print(a) 
# 输出 [2 3]，符合预期

方案2：支持直接传入Python list #

如果需要兼容Python list输入，可以在绑定层做转换和回写，性能略低于方案1：

PYBIND11_MODULE(pybindtest, m) {
  m.def("myFunc", [](py::list input_list){
    if (input_list.size() < 2) {
      throw py::value_error("列表长度至少为2");
    }
    // 把list值拷贝到栈数组
    int arr[2] = {
        py::cast<int>(input_list[0]), 
        py::cast<int>(input_list[1])
    };
    myFunc(arr);
    // 把修改后的值写回原list
    input_list[0] = arr[0];
    input_list[1] = arr[1];
  });
}

该方案下不需要修改你原有Python测试代码，直接传list即可得到正确结果。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者user3667089