python 与c++相互调用实现

2022-03-04 10:53:44 作者：kuokay

这篇文章主要介绍了python 与c++相互调用实现，我们都知道c++运算速度快于python，python又简单易写，很多人就会想到将两者结合，接下俩小编要给大家介绍的就是python 与c++相互调用实现，,需要的朋友可以参考一下

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

到此这篇关于python 与c++相互调用实现的文章就介绍到这了,更多相关python 与c++相互调用内容请搜索脚本之家以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持脚本之家！

python 与c++相互调用实现

一、c++调用Python

1.Python脚本

2.C++调用python脚本

二、接口方法

1.规范化语法

三、Pthon调用c++

1.基于extern

2.基于swig

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