使用 pybind11 在 C++ 之间传递 Python 大整数（>256 位）答案

【问题标题】：Passing Python large integers (>256bits) to and from C++ with pybind11使用 pybind11 在 C++ 之间传递 Python 大整数（>256 位）
【发布时间】：2025-12-01 14:20:05
【问题描述】：

我正在为基于 C++ 的加密方案开发一个 python 包装器，其中密钥和密文是非常大的数字（最多 2048 位）。

在 C++ 中，我使用 Intel BigNumber class 来存储和处理如此大的数字。

由于 Python 本身通过对象支持“看似”无限位的整数，因此我无法通过 Python 将此类变量作为参数传递。

  py::class_<BigNumber>(m, "BigNumber")
      .def(py::init<unsigned int>())
      .def(py::init<int>())
      .def(py::init<BigNumber>())
      .def(py::init([](py::list data) {
        size_t length = data.size();
        unsigned int* pData = new unsigned int[length];
        for (int i = 0; i < length; i++) {
          pData[i] = data[i].cast<unsigned int>();
        }
        return std::unique_ptr<BigNumber>(new BigNumber(pData, length));
      }))
      .def(py::init([](py::array_t<unsigned int> data) {
        py::buffer_info buffer_info = data.request();

        unsigned int* pData = static_cast<unsigned int*>(buffer_info.ptr);
        std::vector<ssize_t> shape = buffer_info.shape;
        return std::unique_ptr<BigNumber>(new BigNumber(pData, shape[0]));
      }))

以上部分允许最多 32 位的单个变量或分解的大整数列表/数组（每个 32 位）

如果我想从 Python 中获取非常大的整数作为输入来填充 BigNumber 类，我应该如何定义一个返回为 Python 可理解的大整数对象的 def_property_readonly() 函数？

Edit1：将大整数从 Python 传递到 C++ 在BigNumber(const char* s)构造函数的帮助下，可以通过：

      .def(py::init([](py::object obj){
        std::string s_obj = py::str(obj);
        return std::unique_ptr<BigNumber>(new BigNumber(&s_obj[0]));
      }))

弄清楚如何进行反向操作，可能是 std::string 到 py::object 和 py::cast？

【问题讨论】：

我是个黑客。当我需要在程序和语言之间移动数据时，我会将大数字转换为字符串。
C/C++ -- 没有这样的语言。它是 C 或 C++。
请注意，十进制和二进制之间的转换实际上具有非常糟糕的渐近运行时间，因此如果您要通过字符串表示，至少尝试使用十六进制或二进制或其他东西而不是十进制。
你是我喜欢的黑客。使用字符串很简单，而且该死的几乎是万无一失的。这是一个很好的起点（如果没有性能问题，请留下来）。小建议：把return std::unique_ptr<BigNumber>(new BigNumber(&s_obj[0]));换成return std::make_unique(s_obj.c_str());。 There's less room for error.
如果您在 C 级别更改为使用 GMP 表示数字（很确定有 C++ 包装器），可能有一种直接的方法来创建 gmpy2.xmpz （可变的）或 @ 987654336@（不可变，这意味着您肯定必须复制 - 但是，无论如何您可能都必须复制）。即使您不这样做，您也可以检查 it 如何进行intmpz 转换...

标签： python c++ pybind11 bignum

【解决方案1】：

第一种情况的答案： 使用 BigNumber 将非常大的整数（>256 位）对象从 Python 传递到 C++

在BigNumber(const char* s)构造函数的帮助下将大整数从Python传递到C++，可以通过以下方式完成：

.def(py::init([](py::object obj){
  std::string s_obj = py::str(obj);
  return std::make_unique<BigNumber>(s_obj.c_str());
}))

但是，用大整数对象返回 Python 仍然是 WIP

我尝试使用py::int_ 回到python：

.def("val", [](BigNumber const& self){
  std::string s_hex;
  self.num2hex(s_hex);
  return py::int_(s_hex);
})

但是，当您尝试时，这会调用相同的值错误

>>> int("0x12345")

在 Python 中。

ValueError: invalid literal for int() with base 10: '0x12345'

【讨论】：