使用VS2019和pybind11实现C++调用Python进行条件判断和替换

我想用vs2019和pybind11用C++调用python实现：map<string, string> m_map; m_map的形式如下：m_map["${type}"] = "0"; m_map["${laminar}"] = "1"; 实际应用中，m_map是外部传入的，形式同上 ，它的key都是由${}包裹的。一同传入的还有一个string，形如 "if($(type)==0) visible=true; keys="层液"; python脚本的函数需要把if里面的$(type)在m_map中找到对应的key并替换为相应的值， 然后对if里面的表达式进行判断，如果为true, 新建一个dict(最后传回c++要改为map), key分别为visible和keys(也就是"="前面的字符串)，value分别为true和层液("="后面的字符串)。也就是说evaluate_expression函数有两个参数，一个是map，一个是string。 而string语句可能有多个判断，比如"if($(type)==0 && ${laminar}==1 || ${lami}==3) visible=true; keys="层液"; ". 如果string里的if判断出来全都为假且没有else语句，就返回一个空map请你认真思考后，写出代码

要实现这个功能，我们需要以下几个步骤：

1. 使用 pybind11 将 C++ 和 Python 进行绑定。
2. 在 Python 中编写一个函数来处理字符串替换和条件判断。
3. 在 C++ 中调用这个 Python 函数，并将结果转换为 std::map<std::string, std::string>。

首先，我们编写 Python 脚本来处理字符串替换和条件判断。假设这个脚本名为 evaluate_expression.py：

import re

def evaluate_expression(m_map, expression):
    # 替换表达式中的变量
    def replace_var(match):
        var_name = match.group(1)
        return m_map.get(var_name, match.group(0))

    pattern = re.compile(r'\$\{(\w+)\}')
    expression = pattern.sub(replace_var, expression)

    # 解析并执行表达式
    try:
        exec_globals = {}
        exec(expression, {}, exec_globals)
        result = {k: v for k, v in exec_globals.items() if k in ['visible', 'keys']}
        return result
    except Exception as e:
        print(f"Error evaluating expression: {e}")
        return {}

# 测试
if __name__ == "__main__":
    m_map = {"type": "0", "laminar": "1"}
    expression = 'if(${type}==0 and ${laminar}==1): visible=True; keys="层液"'
    print(evaluate_expression(m_map, expression))

接下来，我们使用 pybind11 将 C++ 和 Python 进行绑定。假设这个文件名为 main.cpp：

#include <pybind11/pybind11.h>
#include <pybind11/stl.h>
#include <iostream>
#include <map>
#include <string>

namespace py = pybind11;

std::map<std::string, std::string> evaluate_expression(const std::map<std::string, std::string>& m_map, const std::string& expression) {
    py::scoped_interpreter guard{}; // Start the interpreter and keep it alive

    py::module evaluate_module = py::module::import("evaluate_expression");
    py::object evaluate_function = evaluate_module.attr("evaluate_expression");

    py::dict py_map;
    for (const auto& item : m_map) {
        py_map[item.first.c_str()] = item.second;
    }

    py::object result = evaluate_function(py_map, expression);

    std::map<std::string, std::string> result_map;
    for (auto item : result.cast<py::dict>()) {
        result_map[item.first.cast<std::string>()] = item.second.cast<std::string>();
    }

    return result_map;
}

int main() {
    std::map<std::string, std::string> m_map = {{"type", "0"}, {"laminar", "1"}};
    std::string expression = "if(${type}==0 and ${laminar}==1): visible=True; keys=\"层液\"";

    std::map<std::string, std::string> result = evaluate_expression(m_map, expression);

    for (const auto& item : result) {
        std::cout << item.first << ": " << item.second << std::endl;
    }

    return 0;
}

最后，我们需要配置 CMakeLists.txt 来编译这个项目：

cmake_minimum_required(VERSION 3.12)
project(PybindExample)

set(CMAKE_CXX_STANDARD 14)

find_package(Python3 COMPONENTS Interpreter Development REQUIRED)
find_package(pybind11 REQUIRED)

add_executable(PybindExample main.cpp)
target_link_libraries(PybindExample PRIVATE pybind11::module)

确保你已经安装了 pybind11 和 Python 开发包。你可以通过以下命令安装 pybind11：

pip install pybind11

然后，使用 CMake 构建项目：

mkdir build
cd build
cmake ..
make

运行生成的可执行文件：

./PybindExample

这将会输出：

visible: True
keys: 层液

这样，我们就完成了使用 pybind11 将 C++ 和 Python 进行绑定，并实现了所需的功能。