PyBind11 扩展开发最佳实践 📚

本文档旨在为开发者提供使用 PyBind11 创建 Python-C++ 扩展时的关键建议，包含模块设计、性能优化、错误处理等核心要点。了解更多 PyBind11 基础知识

1. 模块设计原则 🛠️

• 使用 PYBIND11_PLUGIN 宏：定义模块时优先使用插件宏，确保模块可被动态加载
• 遵循 RAII 模式：C++ 对象的生命周期管理应与 Python 的引用计数机制兼容
• 避免全局状态：模块间应通过参数传递依赖，而非全局变量
• 模块命名规范：模块名建议使用小写与下划线，如 my_module 而非 MyModule

2. 性能优化技巧 ⚡

• 使用 py::cast 替代手动类型转换：自动处理类型转换的开销比显式代码更低
• 禁用不必要的调试信息：生产环境编译时添加 --define=PYBIND11_DISABLE_PRINT
• 内存管理优化：对大对象使用 py::capsule 包装指针，避免频繁 GC
• 并行计算支持：通过 py::module_ 添加 concurrent.futures 相关接口

3. 错误处理规范 ⚠️

• 统一异常类型：推荐使用 py::exception 处理 C++ 异常，避免 std::exception 直接暴露
• 错误码映射：通过 py::enum_ 定义错误码，如 ERROR_SUCCESS, ERROR_INVALID_ARGUMENT
• 日志记录：使用 py::module_ 注册 logging 模块，保持与 Python 标准库一致
• 断言调试：在开发阶段使用 PYBIND11_ASSERT 进行边界检查

4. 开发工具链 🛠️

• 推荐使用 CMake 构建系统
• 集成 Doxygen 生成 API 文档
• 使用 pybind11 的 stl 模块处理标准容器
• 建议搭配 GitHub Actions 实现自动化测试

📌 注意：所有示例代码均需配合 PyBind11 官方文档 使用，确保编译环境与版本兼容性