如何在C++中调用Python

如何在C++中调用Python

在实际应用场景中，我们可能需要在C++程序中调用Python脚本来完成某些任务。本文将介绍如何在C++中调用Python，并提供两个示例说明。

1. 安装Python

在C++中调用Python，首先需要在计算机上安装Python。可以从Python官网上下载安装包，安装好之后将Python的路径添加到环境变量中。

1. 安装Python库

在Python脚本中，有很多常用的库，比如numpy、matplotlib等。如果需要调用这些库，需要在C++中安装对应的Python库。可以使用pip命令进行安装，比如：

pip install numpy
pip install matplotlib

如果安装时速度较慢，可以使用清华镜像进行加速。

1. 在C++中调用Python

在C++中调用Python需要用到Python提供的C API。可以通过下面的代码引入Python的头文件：

#include <Python.h>

然后在C++中，可以通过Python提供的API创建Python的解释器和模块，并调用Python模块中的函数。

下面是一个调用Python脚本中的函数的示例代码：

#include <Python.h>

int main()
{
    Py_Initialize();    // 初始化Python解释器

    PyObject* pModule = PyImport_ImportModule("test.py");   // 导入Python模块

    if (pModule != NULL)
    {
        PyObject* pFunc = PyObject_GetAttrString(pModule, "add");    // 获取Python模块中的函数

        if (pFunc && PyCallable_Check(pFunc))   // 判断是否为可调用对象
        {
            PyObject* pArgs = PyTuple_New(2);   // 创建2个参数的元组

            PyObject* pArg1 = PyLong_FromLong(1);    // 转换C++中的数据类型为Python中的数据类型
            PyObject* pArg2 = PyLong_FromLong(2);

            PyTuple_SetItem(pArgs, 0, pArg1);     // 将元组中的参数设置为实际值
            PyTuple_SetItem(pArgs, 1, pArg2);

            PyObject* pRet = PyObject_CallObject(pFunc, pArgs);   // 调用Python函数，并获取返回值

            if (pRet != NULL)    // 如果返回值不为空，输出返回值
            {
                printf("result: %d\n", PyLong_AsLong(pRet));
                Py_DECREF(pRet);
            }

            Py_DECREF(pFunc);
            Py_DECREF(pArgs);
        }

        Py_DECREF(pModule);
    }

    Py_Finalize();    // 结束Python解释器

    return 0;
}

上面的代码中，通过PyImport_ImportModule函数导入了test.py模块，并通过PyObject_GetAttrString函数获取了add函数。然后使用PyTuple_New创建了一个包含两个参数的元组，并使用PyTuple_SetItem设置了元组中的参数值。最后通过PyObject_CallObject调用Python函数，并获取返回值。

另外一个调用Python函数的示例代码如下：

#include <Python.h>

int main()
{
    Py_Initialize();    // 初始化Python解释器

    PyRun_SimpleString("import sys\n");
    PyRun_SimpleString("sys.path.append(\".\")\n");   // 添加Python脚本路径

    PyObject* pName = PyUnicode_FromString("test");
    PyObject* pModule = PyImport_Import(pName);   // 导入Python模块

    Py_DECREF(pName);

    if (pModule != NULL)
    {
        PyObject *pFunc = PyObject_GetAttrString(pModule, "hello");   // 获取Python模块中的函数

        if (pFunc && PyCallable_Check(pFunc))   // 判断是否为可调用对象
        {
            PyObject* pArgs = PyTuple_New(0);   // 创建0个参数的元组

            PyObject* pRet = PyObject_CallObject(pFunc, pArgs);   // 调用Python函数，并获取返回值

            if (pRet != NULL)    // 如果返回值不为空，输出返回值
            {
                printf("%s\n", PyUnicode_AsUTF8(pRet));
                Py_DECREF(pRet);
            }

            Py_DECREF(pFunc);
            Py_DECREF(pArgs);
        }

        Py_DECREF(pModule);
    }

    Py_Finalize();    // 结束Python解释器

    return 0;
}

上面的代码中，通过PyImport_Import函数导入了test.py模块，并通过PyObject_GetAttrString函数获取了hello函数。然后创建了一个不包含参数的元组，并使用PyObject_CallObject调用Python函数，并获取返回值。

以上是在C++中调用Python的基本流程，读者可以根据实际应用需求对代码进行适当的修改和扩展。

示例说明

1. 在C++中使用Python调用OpenCV实现图像读取

首先需要在C++中安装OpenCV库，在Python中安装numpy和OpenCV库。然后在Python中编写图像读取的脚本，如下所示：

import cv2

def read_image(path):
    img = cv2.imread(path)
    return img

在C++程序中，可以通过以下代码调用上述脚本中的read_image函数：

#include <Python.h>
#include <iostream>
#include "opencv2/opencv.hpp"

int main()
{
    Py_Initialize();    // 初始化Python解释器

    PyObject* pModule = PyImport_ImportModule("read_image.py");   // 导入Python模块

    if (pModule != NULL)
    {
        PyObject* pFunc = PyObject_GetAttrString(pModule, "read_image");    // 获取Python模块中的函数

        if (pFunc && PyCallable_Check(pFunc))   // 判断是否为可调用对象
        {
            PyObject* pArgs = PyTuple_New(1);   // 创建1个参数的元组

            PyObject* pArg1 = PyUnicode_FromString("./test.jpg");    // 创建参数值

            PyTuple_SetItem(pArgs, 0, pArg1);     // 将元组中的参数设置为实际值

            PyObject* pRet = PyObject_CallObject(pFunc, pArgs);   // 调用Python函数，并获取返回值

            if (pRet != NULL)    // 如果返回值不为空，将返回值转换为OpenCV图像并显示
            {
                Py_INCREF(pRet);
                PyArrayObject* np_ret = reinterpret_cast<PyArrayObject*>(pRet);
                cv::Mat img(cv::Size(np_ret->dimensions[1], np_ret->dimensions[0]), CV_8UC3, np_ret->data, cv::Mat::AUTO_STEP);
                cv::imshow("result", img);
                cv::waitKey(0);

                Py_DECREF(pRet);
            }

            Py_DECREF(pFunc);
            Py_DECREF(pArgs);
        }

        Py_DECREF(pModule);
    }

    Py_Finalize();    // 结束Python解释器

    return 0;
}

上述代码中，通过PyImport_ImportModule导入了read_image.py脚本，并通过PyObject_GetAttrString获取了read_image函数。然后创建了一个包含一个参数值的元组，并调用Python函数。最后，将返回值转换为OpenCV图像并显示出来。

1. 在C++中使用Python实现加法运算

在Python脚本中编写一个实现加法运算的函数，代码如下：

def add(a, b):
    return a + b

在C++程序中，可以通过以下代码调用上述脚本中的add函数：

#include <Python.h>
#include <iostream>

int main()
{
    Py_Initialize();    // 初始化Python解释器

    PyObject* pModule = PyImport_ImportModule("test.py");   // 导入Python模块

    if (pModule != NULL)
    {
        PyObject* pFunc = PyObject_GetAttrString(pModule, "add");    // 获取Python模块中的函数

        if (pFunc && PyCallable_Check(pFunc))   // 判断是否为可调用对象
        {
            PyObject* pArgs = PyTuple_New(2);   // 创建2个参数的元组

            PyObject* pArg1 = PyLong_FromLong(1);    // 创建参数值
            PyObject* pArg2 = PyLong_FromLong(2);

            PyTuple_SetItem(pArgs, 0, pArg1);     // 将元组中的参数设置为实际值
            PyTuple_SetItem(pArgs, 1, pArg2);

            PyObject* pRet = PyObject_CallObject(pFunc, pArgs);   // 调用Python函数，并获取返回值

            if (pRet != NULL)    // 如果返回值不为空，输出返回值
            {
                printf("result: %d\n", PyLong_AsLong(pRet));
                Py_DECREF(pRet);
            }

            Py_DECREF(pFunc);
            Py_DECREF(pArgs);
        }

        Py_DECREF(pModule);
    }

    Py_Finalize();    // 结束Python解释器

    return 0;
}

上述代码中，通过PyImport_ImportModule导入了test.py脚本，并通过PyObject_GetAttrString获取了add函数。然后创建了一个包含两个参数值的元组，并调用Python函数。最后输出返回值。