pybind11 Eigen + STL Containers + Numpy

本文详细介绍了如何在Pybind11中使用Eigen矩阵库和STL容器与Python进行交互,包括智能指针、容器的透明处理、Opaque类的使用,以及Eigen类型在Python和C++间的转换。同时讨论了Numpy数组的Dtype以及在Pybind11中的操作方式。

摘要生成于 C知道 ,由 DeepSeek-R1 满血版支持, 前往体验 >

Pybind11

梳理一下 Pybind11 中 Eigen 和 STL 容器与 Python 交互的方式。需要先了解Functions章节中关于返回值和调用的规则。

Smart Pointers

STL 容器

Pybind11 已经自动支持 std::vector<>/std::deque<>/std::list<>/std::array<>/std::valarray<>, std::set<>/std::unordered_set<>, and std::map<>/std::unordered_map<> 和 Python list, set and dict 之间的转换。引用头文件 pybind11/pybind11.h 即可。如果想使用全部类,可以引用 pybind11/stl.h

Arbitrary nesting of any of these types is possible. 比如 std::vector<std::vector<int>>

问题

该方法的缺点在于每一次在 C++ 和 Python 之间转换时都要隐式转换,并且制作一份拷贝。所以下面的例子会失效

# Example 1
# C++
void append_1(std::vector<int> &v) {
   v.push_back(1);
}

# python
>>> v = [5, 6]
>>> append_1(v)
>>> print(v)
[5, 6]

# Example 2
# C++
/* ... definition ... */

class MyClass {
    std::vector<int> contents;
};

/* ... binding code ... */

py::class_<MyClass>(m, "MyClass")
    .def(py::init<>())
    .def_readwrite("contents", &MyClass::contents);
    
# Python
>>> m = MyClass()
>>> m.contents = [5, 6]
>>> print(m.contents)
[5, 6]
>>> m.contents.append(7)
>>> print(m.contents)
[5, 6]

上述例子 1 中,Python 向 C++ 传递 List 后,C++ 端制作了一份拷贝,所以两者使用的是不同的数据;例子 2 中,虽然pybind11将类的属性绑定到 Python,在 Python 端能够直接访问,但是例如 append 方法无法正常使用也是相同的原因。(Python 侧和 Cpp 侧并不是相同的实例)

Opaque 类

为了解决上述问题,Pybind11 提供了 PYBIND11_MAKE_OPAQUE(T) 宏定义将其变为 Opaque Type。Opaque Types 需要有对应的 class_ 声明。例如:

// Opaque Type declaration
PYBIND11_MAKE_OPAQUE(std::vector<int>);

// Pybind11 Class
// 定义其需要暴露给 Python 的方法
py::class_<std::vector<int>>(m, "IntVector")
    .def(py::init<>())
    .def("clear", &std::vector<int>::clear)
    .def("pop_back", &std::vector<int>::pop_back)
    .def("__len__", [](const std
<think>好的,我现在需要解决用户遇到的CMake错误,即找不到'eigen_stl_containers'包配置文件的问题。首先,我得回忆一下CMake的基本工作原理。CMake在构建项目时,会通过find_package命令查找依赖包。当出现找不到配置文件的错误时,通常是因为该包未被正确安装或路径未正确设置。 根据用户提供的引用信息,特别是引用[3],问题出在缺少eigen_stl_containers包。解决方法是从GitHub仓库下载源码,并将其放在ROS工作空间的src目录下,然后使用catkin_make_isolated进行安装。这一步看起来是标准操作,需要确认用户是否已正确执行这些步骤。例如,用户可能忘记运行安装命令,或者路径没有正确设置。 接下来,引用[2]提到另一个错误,关于FindEigen.cmake未找到。这里用户可能需要确保Eigen库已正确安装,并且CMake能够找到它。引用[4]建议手动添加FindEigen.cmake文件到项目路径,并设置CMAKE_MODULE_PATH。这可能是一个备选方案,尤其是在系统范围内未安装Eigen的情况下。 我需要整合这些信息,给出清晰的步骤。首先解决eigen_stl_containers的问题,其次是处理Eigen的配置。另外,需要注意用户的环境,比如ROS版本是否为kinetic,是否使用catkin工具等。此外,要提醒用户安装依赖后重新编译,并检查路径是否正确。可能还需要指导用户如何设置CMAKE_PREFIX_PATH,以确保CMake能够找到新安装的包。 最后,确保回答结构清晰,分步骤说明,并包含相关命令和可能的验证方法。同时,生成的相关问题应涵盖常见的后续问题,如其他包缺失、环境变量设置等。</think>### 解决方案:修复CMake找不到'eigen_stl_containers'包配置文件的错误 #### 步骤1:安装缺失的`eigen_stl_containers`包 1. **下载源码** 访问GitHub仓库下载源码: ```bash cd ~/ros_catkin_ws/src # 假设ROS工作空间为ros_catkin_ws git clone https://github.com/ros/eigen_stl_containers.git ``` 2. **编译安装** 使用`catkin_make_isolated`命令单独编译该包: ```bash ./src/catkin/bin/catkin_make_isolated --install -DCMAKE_BUILD_TYPE=Release --pkg eigen_stl_containers ``` 3. **验证安装** 检查安装目录`/opt/ros/kinetic/share/eigen_stl_containers`是否存在配置文件: ```bash ls /opt/ros/kinetic/share/eigen_stl_containers ``` 应看到`eigen_stl_containersConfig.cmake`或`eigen_stl_containers-config.cmake`文件[^3]。 --- #### 步骤2:解决Eigen3依赖问题 1. **安装Eigen库** 若同时报错`FindEigen.cmake`缺失(如引用[2][^2]),需确保Eigen3已安装: ```bash sudo apt-get install libeigen3-dev ``` 2. **手动配置路径(可选)** 如果CMake仍无法找到Eigen,按引用[4][^4]操作: - 将`FindEigen.cmake`文件复制到项目目录的`CMakeLists.txt`同级路径。 - 在`CMakeLists.txt`中添加: ```cmake set(CMAKE_MODULE_PATH ${CMAKE_CURRENT_SOURCE_DIR}) include_directories(${EIGEN3_INCLUDE_DIRS}) ``` --- #### 步骤3:更新CMake环境变量 在项目构建命令中指定ROS环境变量,确保CMake能发现ROS包: ```bash source /opt/ros/kinetic/setup.bash # 根据ROS版本调整(如melodic/noetic) catkin_make # 重新构建项目 ``` --- #### 验证修复 - 若仍报错,检查`CMAKE_PREFIX_PATH`是否包含ROS路径: ```bash echo $CMAKE_PREFIX_PATH # 应包含/opt/ros/kinetic ``` - 若缺少,手动添加: ```bash export CMAKE_PREFIX_PATH=/opt/ros/kinetic:$CMAKE_PREFIX_PATH ``` --- ### 相关问题 1. 如何修复`Could not find a package configuration file provided by "random_numbers"`错误? 2. 在ROS中如何正确配置多个包的依赖关系? 3. `catkin_make`和`catkin_make_isolated`有什么区别? --- [^1]: 引用自CMake错误信息中缺失`eigen_stl_containers`包配置文件的提示。 : 引用自项目构建时`FindEigen.cmake`缺失的CMake报错。 : 引用自`eigen_stl_containers`安装方法说明。 [^4]: 引用自手动配置`FindEigen.cmake`的解决方案。
评论
添加红包

请填写红包祝福语或标题

红包个数最小为10个

红包金额最低5元

当前余额3.43前往充值 >
需支付:10.00
成就一亿技术人!
领取后你会自动成为博主和红包主的粉丝 规则
hope_wisdom
发出的红包
实付
使用余额支付
点击重新获取
扫码支付
钱包余额 0

抵扣说明:

1.余额是钱包充值的虚拟货币,按照1:1的比例进行支付金额的抵扣。
2.余额无法直接购买下载,可以购买VIP、付费专栏及课程。

余额充值