pybind11 具有自定义持有者类型的多重继承无法转换为基本类型答案

【问题标题】：pybind11 multiple inheritance with custom holder type fails to cast to base typespybind11 具有自定义持有者类型的多重继承无法转换为基本类型
【发布时间】：2018-03-08 16:44:24
【问题描述】：

简介：

这个问题专门针对使用 pybind11 库将 C++ 连接到 python。问题在于包装参与多重继承的 C++ 类，并在 python 中使用用户定义的持有者类型（而不是 unique_ptr 或 shared_ptr）。

问题：

假设有两个纯抽象接口类A和B，分别声明foo()和bar() 分别是纯抽象方法。 C 类公开继承自 A 和 B，并实现 foo() 和 bar()。 MyHolder 类是一个自定义的、非拥有的智能指针，类似于原始指针，但没有实现指针算术和其他安全运算符。
此外，还有两个函数将 A 和 B 包装在 MyHolder 中。该代码在 C++ 中按预期工作，但从 python 调用时会引发运行时错误。

我试图将代码示例尽可能减少。结果，python 示例实际上泄漏了内存。由于这不会影响可重复性，因此我倾向于使用更少的代码而不是更正确的代码。

C++ 代码

#include <iostream>
#include <memory>

template< typename T >
class MyHolder
{
public:
    explicit MyHolder( T* ptr = nullptr ) : ptr_( ptr ) {}

    template< typename U > MyHolder( MyHolder< U > ptr ) : 
        ptr_( dynamic_cast< T* >( ptr.get() ) ) {}

    T* get() const { return ptr_; }
    T* operator-> () const { return ptr_; }

private:
    T* ptr_;
};

class A
{
public:
    virtual ~A() = default;
    virtual void foo() const = 0;
};

class B
{
public:
    virtual ~B() = default;
    virtual void bar() const = 0;
};

class C : public A, public B
{
public:
    C() = default;
    virtual ~C() = default;
    virtual void foo() const override
    {
        std::cout << "foo" << std::endl;
    }
    virtual void bar() const override
    {
        std::cout << "bar" << std::endl;
    }
};

void testA( MyHolder< A > ptr )
{
    ptr->foo();
}

void testB( MyHolder< B > ptr )
{
    ptr->bar();
}

pybind11 封装代码

#include <pybind11/pybind11.h>
#include "Test.h"

PYBIND11_DECLARE_HOLDER_TYPE( T, MyHolder< T >, true );

PYBIND11_MODULE( test, m )
{
    pybind11::class_< A, MyHolder< A > >( m, "A" )
        .def( "foo", &A::foo );

    pybind11::class_< B, MyHolder< B > >( m, "B" )
        .def( "bar", &B::bar );

    pybind11::class_< C, MyHolder< C >, A, B >( m, "C" )
        .def( pybind11::init<>() );

    m.def( "testA", &testA );
    m.def( "testB", &testB );
}

C++ 测试代码

#include "Test.h"

int main()
{
    auto uptr = std::unique_ptr< C >( new C() );
    auto c = MyHolder< C >( uptr.get() );
    testA( c );
    testB( c );
    return 0;
}

输出：
富
酒吧

python测试代码

import test
c = test.C()
test.testA( c )
test.testB( c )

输出：
TypeError: testA(): 不兼容的函数参数。支持以下参数类型： 1. (arg0: test.A) -> 无

调用：test.C object at 0x...

检查其他案例

在不涉及多重继承的情况下有效（仅从 A 或 B 继承）
如果使用 std::shared_ptr 而不是 MyHolder，它会起作用
在 python 中，isinstance(c, A)、isinstance(c, B) 和一个自然的 isinstance(c, C) 都返回 True（这很奇怪），但仍然没有向上 -正确投射

【问题讨论】：

标签： python c++ pybind11

【解决方案1】：

我也在 pybind11 问题页面上发布了这个，并收到了一个答案，我将在这里复制给遇到相同问题的其他用户。

jagerman 的回答：

这里的问题是，当涉及到多重继承时，我们依赖于与 std::shared_ptr 的别名构造函数（此处为构造函数 (8)）兼容的构造函数，它允许我们创建一个包含重铸指针（即 A *）的持有者使原始 C * 保持活动状态（并且，如果它最终成为最后一个对象，则销毁 C * 而不是 A *）。

如果你添加：

MyHolder( const MyHolder &other, T* ptr ) : ptr_(ptr) {}

该示例将起作用。（当然，您的示例持有者并没有进行任何实际的内存管理；实际上它需要支持上面描述的那种别名）。

【讨论】：