Pybind11でC++とPythonのいいとこ取りをする

Slide for OSK2020 September Lightning Talk

Transcript

1. Pybind11でC++とPythonの いいとこ取りをする 2020/09/13 OSK 9月LT会 @yumcyawiz
2. Motivation Pythonはnumpyとかmatplotlibとか色々あって便利！
3. Motivation だけど複雑な計算を実装すると遅い・・
4. Motivation 一方でC++は計算早いけど、可視化とか不便・・
5. Motivation C++で計算を実装して、Pythonで可視化できないか？
7. • C++・Python間で互いのデータ型・関数を扱えるように するC++のHeader Onlyライブラリ • STLのデータ型もサポート • numpyのデータ型も扱える
8. Usage - Setup
9. Project Setup • 今回はC++側でMyLibという名 前の静的ライブラリを作成 • Python側でMyLibを呼び出せる ようにしたい
10. Project Setup - CMake • CMakeを使ってpybind11を導入 • Python Bindingをbinding.cppに 記述 • pybind11_add_moduleで binding.cppをソースに指定
11. Project Setup - Build • ビルドするとMyLib.*.soが生成 される • Python Scriptと同じディレクト リに置けばimport Mylibできる
12. Usage - Function
13. Function mylib.cpp binding.cpp Binding.cppにPython Bindingを記述していく
14. Function binding.cpp Python側から呼び出せる test.py
15. Function – default argument binding.cpp 名前付き引数&デフォルト引数も設定可能 mylib.h
16. Function – reference test.py 参照型も基本的には問題なく使える ただしstr, bool, intなどPython側でImmutableな型 は関数内の変更が反映されない mylib.cpp 0
17. Usage - Class
18. Class Vec3クラスをPythonから使えるようにする mylib.h binding.cpp test.py <MyLib.Vec3 object at 0x7fb66ccd8f30>
19. Class - member メンバ変数へのアクセス 関数の時と同様にバインドを作成できる binding.cpp test.py
20. Class - print printでVec3の中身を表示 __repr__を定義する binding.cpp test.py (1.000000, 2.000000, 3.000000)
21. Class - element 要素アクセスしたい場合 __getitem__を定義する binding.cpp test.py 2
22. Class - numpy Vec3をnumpy arrayとして読み込めるようにしたい Buffer Protocolを利用することで可能 binding.cpp test.py [2. 4. 6.]
23. Reference 紹介したコードは以下のrepoで公開してます https://github.com/yumcyaWiz/pybind11_tutorial
24. Application
25. LensSim • Ray Tracingによって写真レンズの性能評価・映り方のシミュ レーションを行うツール
26. LensSim C++ • レンズの読み込み • レイトレーシング • 各種性能計算 • IBLによるレンダリング Python • 可視化(matplotlib) 複雑な計算を実装し、ライブラリ化 可視化周り
27. LensSim – Optical Path Diagram Python matplotlibを用いて光路図を表示する C++
28. LensSim – Exit Pupil Plot Python matplotlibを用いて射出瞳を表示する C++
29. Reference LensSimは以下のrepoで公開してます https://github.com/yumcyaWiz/LensSim
30. Thank you for listening!