python 與c++相互呼叫實現

2022-03-04 13:01:24

一、c++呼叫Python

將Python安裝目錄下的include和libs資料夾引入到專案中，將libs目錄下的python37.lib複製一份為python37_d.lib

1.Python指令碼

def Hello():
    print("Hello")
     
def Add(a,b):
    return  a+b

2.C++呼叫python指令碼

#include <Python.h>
using namespace std;
 
int main()
{
    Py_Initialize();              //初始化，建立一個Python虛擬環境
    if (Py_IsInitialized())
    {
        PyObject* pModule = NULL;
        PyObject* pFunc = NULL;
        pModule = PyImport_ImportModule("test_python");  //引數為Python指令碼的檔名
        if (pModule)
        {
            pFunc = PyObject_GetAttrString(pModule, "Hello");   //獲取函數
            PyEval_CallObject(pFunc, NULL);           //執行函數
        }
        else
        {
            printf("匯入Python模組失敗...n");
        }
    }
    else
    {
        printf("Python環境初始化失敗...n");
    }
    Py_Finalize();
}

二、介面方法

Python3.6提供給C/C++介面函數，基本都是定義pylifecycle.h，pythonrun.h，ceval.h中。

Py_Initialize() 和 Py_Finalize()：必須先呼叫Py_Initialize()進行初始化，這個API用來分配Python直譯器使用的全域性資源，應用程式結束時需要呼叫Py_Finalize()來關閉Python的使用環境。
Py_IsInitialized()：用來判斷Python直譯器是否初始化成功，true為成功，false為失敗。
PyErr_Print() & PyErr_Clear()：執行Python出錯時，PyErr_Print()可將錯誤資訊顯示出來，PyErr_Clear()將錯誤資訊在Python直譯器的快取清除。
PyRun_SimpleString()：這個函數能夠用來執行簡單的Python語句。
PyEval_InitThreads()：如果使用多執行緒呼叫Python指令碼，就需要在初始化Python直譯器時呼叫PyEval_InitThreads()來啟用執行緒支援（導致Python內部啟用執行緒鎖），最好在主執行緒啟動時就呼叫。該API同時也鎖定全域性解釋鎖，所以，還需要在初始化完成後需要自行釋放鎖。
如果不需要使用多執行緒，不建議啟用該選項，互斥鎖也會不可避免的增加系統開銷。

1.規範化語法

#include<Python.h> //新增python的宣告
 
using namespace std;
 
int main()
{
Py_Initialize(); //1、初始化python介面
 
//初始化使用的變數
PyObject* pModule = NULL;
PyObject* pFunc = NULL;
PyObject* pName = NULL;
 
//2、初始化python系統檔案路徑，保證可以存取到 .py檔案
PyRun_SimpleString("import sys");
PyRun_SimpleString("sys.path.append('./')");
 
//3、呼叫python檔名。當前的測試python檔名是test.py。在使用這個函數的時候，只需要寫檔案的名稱就可以了。不用寫字尾。
pModule = PyImport_ImportModule("test");
 
//4、呼叫函數
pFunc = PyObject_GetAttrString(pModule, "AdditionFc");
 
//5、給python傳引數
PyObject* pArgs = PyTuple_New(2);//函數呼叫的引數傳遞均是以元組的形式打包的,2表示引數個數。如果AdditionFc中只有一個引數時，寫1就可以了。這裡只先介紹函數必須有引數存在的情況。
 
 
PyTuple_SetItem(pArgs, 0, Py_BuildValue("i", 2)); //0：表示序號。第一個引數。
PyTuple_SetItem(pArgs, 1, Py_BuildValue("i", 4)); //1：也表示序號。第二個引數。i：表示傳入的引數型別是int型別。
 
//6、使用C++的python介面呼叫該函數
PyObject* pReturn = PyEval_CallObject(pFunc, pArgs);
 
//7、接收python計算好的返回值
int nResult;
PyArg_Parse(pReturn, "i", &nResult);//i表示轉換成int型變數。在這裡，最需要注意的是：PyArg_Parse的最後一個引數，必須加上「&」符號。
 
//8、結束python介面初始化
Py_Finalize();
}

三、Pthon呼叫c++

python呼叫c++一種是基於extern 的方式，另一種是swig

1.基於extern

初級版：

首先先看一下Python呼叫c

C程式碼：

#include <stdio.h> 
#include <stdlib.h> 
int foo(int a, int b) 
{ 
  printf("you input %d and %dn", a, b); 
  return a+b; 
}

Python程式碼：

import ctypes 
lib = ctypes.CDLL("./libpycall_c.so")   
lib.foo(1, 3) 
print '***finish***'

編譯：

gcc -g -o libpycall_c.so -shared -fPIC pycall_c.c

然後基於c++改造上述程式碼(使用g++編譯生成C動態庫的程式碼中的函數或者方法，需要使用extern “C”來進行編譯)

c++程式碼：

#include <iostream>
using namespace std;
int foo(int a, int b){
    cout << "the number you input:" << a << "t" << b << endl;
    return a + b;
}
extern "C" {
   int foo_(int a, int b){
       foo(a, b);  
    }
}

python程式碼：

import ctypes 
lib = ctypes.CDLL("./libpycall.so")   
lib.foo_(1, 3) 
print '***finish***'

編譯：

g++ -g -o libpycall.so -shared -fPIC pycall.cpp

升級版：

c++定義一個類，通過python呼叫c++類的方法

#include <iostream>

using namespace std;

class TestLib{
    private:
        int number = 0;

    public:
        void set_number(int num){
            number = num;
        }
        int get_number(){
            return number;
        }
}; 

extern "C" {
    TestLib obj;
    int get_number(){
        return obj.get_number();
    }
    void set_number(int num){
        obj.set_number(num);
    }
}

python 程式碼：

import ctypes

lib = ctypes.CDLL("./libpycall.so")
print lib.get_number()  #0
lib.set_number(10)
print lib.get_number()   #10

編譯：

g++ -g -o libpycall.so -shared -fPIC -std=c++11 pycall.cpp

2.基於swig

Swig是一種軟體開發工具，能讓一些指令碼語言呼叫C/C++語言的介面。它實現的方法是，通過編譯程式將C/C++的宣告檔案(.i檔案)編譯成C/C++的包裝器原始碼(.c或.cxx)。通過直接呼叫這樣的包裝器介面，指令碼語言可以間接呼叫C/C++語言的程式介面。

參考地址:https://github.com/swig/swig

首先安裝，原始碼或者pip

案例：

有這樣一段C的程式碼，檔名為example.c

/* File : example.c */

double  My_variable  = 3.0;

/* Compute factorial of n */
int  fact(int n) {
    if (n <= 1) return 1;
    else return n*fact(n-1);
}

/* Compute n mod m */
int my_mod(int n, int m) {
    return(n % m);
}

你想在你的指令碼語言的程式碼裡面呼叫fact函數。你可以通過一段非常簡單的SWIG指令碼，檔名為example.i：(這裡的格式非常重要，即使第一行的註釋也不能省略)

/* File : example.i */
%module example
%{
/* Put headers and other declarations here */
extern double My_variable;
extern int    fact(int);
extern int    my_mod(int n, int m);
%}

extern double My_variable;
extern int    fact(int);
extern int    my_mod(int n, int m);

這段.i檔案分成3個部分：

第一部分是%module example，%module是SWIG指令碼的一個命令，它表示生成的包裝器將在一個模組內的名稱。
第二部分是%{… %}，這一部分的內容會原封不動的插入到xxxx_wrap.c或xxxx_wrap.cxx檔案中。
第三部分就是剩下的部分了。這部分就是C語言或者C++語言的介面宣告了。和C/C++的語法是一樣的。

接下來以linux作業系統下，為python語言生成介面為例：

swig -python example.i

執行上述語句會生成兩個檔案example.py和example_wrap.c。example.py就是python語言可以呼叫的example模組，而example_wrap.c則封裝了example.c的封裝器。

然後執行第二步：

gcc -c -fPIC example.c example_wrap.c -I/usr/include/python2.7

執行該步會生成兩個o檔案，example.o和example_wrap.o。

最後執行：

g++ -shared example.o example_wrap.o -o _example.so

這一步會將上面兩個o檔案封裝成一個新的動態庫，_example.so。在這之後就可以在python內直接呼叫example.c提供的介面了。

import example
print example.fact(3)
print example.cvar.My_variable   #注意這裡的引數不能直接用，得用cvar

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python 與c++相互呼叫實現

目錄

一、c++呼叫Python

1.Python指令碼

2.C++呼叫python指令碼

二、介面方法

1.規範化語法

三、Pthon呼叫c++

1.基於extern

2.基於swig

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