python 与c++相互调用

时间:2022-05-23 kuokay 人气:0

一、c++调用Python

将Python安装目录下的include和libs文件夹引入到项目中，将libs目录下的python37.lib复制一份为python37_d.lib

1.Python脚本

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

2.C++调用python脚本

#include <Python.h>
using namespace std;
 
int main()
{
    Py_Initialize();              //初始化，创建一个Python虚拟环境
    if (Py_IsInitialized())
    {
        PyObject* pModule = NULL;
        PyObject* pFunc = NULL;
        pModule = PyImport_ImportModule("test_python");  //参数为Python脚本的文件名
        if (pModule)
        {
            pFunc = PyObject_GetAttrString(pModule, "Hello");   //获取函数
            PyEval_CallObject(pFunc, NULL);           //执行函数
        }
        else
        {
            printf("导入Python模块失败...\n");
        }
    }
    else
    {
        printf("Python环境初始化失败...\n");
    }
    Py_Finalize();
}

二、接口方法

Python3.6提供给C/C++接口函数，基本都是定义pylifecycle.h，pythonrun.h，ceval.h中。

Py_Initialize() 和 Py_Finalize()：必须先调用Py_Initialize()进行初始化，这个API用来分配Python解释器使用的全局资源，应用程序结束时需要调用Py_Finalize()来关闭Python的使用环境。
Py_IsInitialized()：用来判断Python解释器是否初始化成功，true为成功，false为失败。
PyErr_Print() & PyErr_Clear()：执行Python出错时，PyErr_Print()可将错误信息显示出来，PyErr_Clear()将错误信息在Python解释器的缓存清除。
PyRun_SimpleString()：这个函数能够用来执行简单的Python语句。
PyEval_InitThreads()：如果使用多线程调用Python脚本，就需要在初始化Python解释器时调用PyEval_InitThreads()来启用线程支持（导致Python内部启用线程锁），最好在主线程启动时就调用。该API同时也锁定全局解释锁，所以，还需要在初始化完成后需要自行释放锁。
如果不需要使用多线程，不建议启用该选项，互斥锁也会不可避免的增加系统开销。

1.规范化语法

#include<Python.h> //添加python的声明
 
using namespace std;
 
int main()
{
Py_Initialize(); //1、初始化python接口
 
//初始化使用的变量
PyObject* pModule = NULL;
PyObject* pFunc = NULL;
PyObject* pName = NULL;
 
//2、初始化python系统文件路径，保证可以访问到 .py文件
PyRun_SimpleString("import sys");
PyRun_SimpleString("sys.path.append('./')");
 
//3、调用python文件名。当前的测试python文件名是test.py。在使用这个函数的时候，只需要写文件的名称就可以了。不用写后缀。
pModule = PyImport_ImportModule("test");
 
//4、调用函数
pFunc = PyObject_GetAttrString(pModule, "AdditionFc");
 
//5、给python传参数
PyObject* pArgs = PyTuple_New(2);//函数调用的参数传递均是以元组的形式打包的,2表示参数个数。如果AdditionFc中只有一个参数时，写1就可以了。这里只先介绍函数必须有参数存在的情况。
 
 
PyTuple_SetItem(pArgs, 0, Py_BuildValue("i", 2)); //0：表示序号。第一个参数。
PyTuple_SetItem(pArgs, 1, Py_BuildValue("i", 4)); //1：也表示序号。第二个参数。i：表示传入的参数类型是int类型。
 
//6、使用C++的python接口调用该函数
PyObject* pReturn = PyEval_CallObject(pFunc, pArgs);
 
//7、接收python计算好的返回值
int nResult;
PyArg_Parse(pReturn, "i", &nResult);//i表示转换成int型变量。在这里，最需要注意的是：PyArg_Parse的最后一个参数，必须加上“&”符号。
 
//8、结束python接口初始化
Py_Finalize();
}

三、Pthon调用c++

python调用c++一种是基于extern 的方式，另一种是swig

1.基于extern

初级版：

首先先看一下Python调用c

C代码：

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

Python代码：

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

编译：

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

然后基于c++改造上述代码(使用g++编译生成C动态库的代码中的函数或者方法，需要使用extern “C”来进行编译)

c++代码：

#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代码：

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

编译：

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

升级版：

c++定义一个类，通过python调用c++类的方法

#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 代码：

import ctypes

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

编译：

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

2.基于swig

Swig是一种软件开发工具，能让一些脚本语言调用C/C++语言的接口。它实现的方法是，通过编译程序将C/C++的声明文件(.i文件)编译成C/C++的包装器源代码(.c或.cxx)。通过直接调用这样的包装器接口，脚本语言可以间接调用C/C++语言的程序接口。

参考地址:https://github.com/swig/swig

首先安装，源码或者pip

案例：

有这样一段C的代码，文件名为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);
}

你想在你的脚本语言的代码里面调用fact函数。你可以通过一段非常简单的SWIG脚本，文件名为example.i：(这里的格式非常重要，即使第一行的注释也不能省略)

/* 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);

这段.i文件分成3个部分：

第一部分是%module example，%module是SWIG脚本的一个命令，它表示生成的包装器将在一个模块内的名称。
第二部分是%{… %}，这一部分的内容会原封不动的插入到xxxx_wrap.c或xxxx_wrap.cxx文件中。
第三部分就是剩下的部分了。这部分就是C语言或者C++语言的接口声明了。和C/C++的语法是一样的。

接下来以linux操作系统下，为python语言生成接口为例：

swig -python example.i

执行上述语句会生成两个文件example.py和example_wrap.c。example.py就是python语言可以调用的example模块，而example_wrap.c则封装了example.c的封装器。

然后执行第二步：

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

执行该步会生成两个o文件，example.o和example_wrap.o。

最后执行：

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

这一步会将上面两个o文件封装成一个新的动态库，_example.so。在这之后就可以在python内直接调用example.c提供的接口了。

import example
print example.fact(3)
print example.cvar.My_variable   #注意这里的参数不能直接用，得用cvar

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