C++如何调用Python脚本_C++与Python混合编程接口实现

答案：C++调用Python需配置环境并使用Python C API，步骤包括：1. 安装对应版本Python并链接库文件；2. 调用Py_Initialize()初始化解释器；3. 通过PyRun_SimpleString或PyImport_ImportModule执行脚本或调用函数；4. 正确管理PyObject引用计数，调用Py_DECREF释放资源，避免内存泄漏。

在实际开发中，C++与Python混合编程是一种常见需求。C++负责性能敏感的逻辑，而Python擅长快速实现算法原型或调用AI框架。要让C++调用Python脚本，最直接的方式是使用Python官方提供的C API。下面介绍如何实现这一过程，并给出关键步骤和注意事项。

1. 环境准备与依赖配置

要在C++中调用Python，必须确保系统中已安装Python开发环境，并正确链接Python库。

• 安装Python时勾选“Add Python to PATH”并保留“pip”和“IDLE”组件
• 确认存在Python.h头文件（通常位于include目录）
• 获取Python动态库（如libpython3.8.so或python38.lib）
• 在编译时指定头文件路径（-I）和库路径（-L），并链接python3.x库

g++ main.cpp -o main -I/usr/include/python3.8 -lpython3.8

2. 初始化Python解释器

C++程序需要先初始化Python运行时环境，才能执行脚本。

• 调用Py_Initialize()启动Python解释器
• 检查是否初始化成功，避免后续操作崩溃
• 可设置Python模块搜索路径，以便导入自定义脚本

#include 

int main() {
    Py_Initialize();
    if (!Py_IsInitialized()) {
        return -1;
    }

    // 添加当前路径到sys.path
    PyRun_SimpleString("import sys");
    PyRun_SimpleString("sys.path.append('./')");

    // 后续执行脚本...
    
    Py_Finalize();
    return 0;
}

3. 执行Python脚本或函数

有两种常用方式：直接执行脚本字符串，或调用.py文件中的具体函数。

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PyRun_SimpleString("print('Hello from Python!')");

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

PyObject *pModule = PyImport_ImportModule("math_ops");
if (pModule) {
    PyObject *pFunc = PyObject_GetAttrString(pModule, "add");
    if (pFunc && PyCallable_Check(pFunc)) {
        PyObject *pArgs = PyTuple_New(2);
        PyTuple_SetItem(pArgs, 0, PyLong_FromLong(5));
        PyTuple_SetItem(pArgs, 1, PyLong_FromLong(3));

        PyObject *pResult = PyObject_CallObject(pFunc, pArgs);
        long result = PyLong_AsLong(pResult);
        printf("Result: %ld\n", result);

        Py_DECREF(pArgs);
        Py_DECREF(pResult);
    }
    Py_DECREF(pModule);
}

4. 错误处理与资源管理

Python C API使用引用计数管理对象，必须正确释放资源，防止内存泄漏。

• 每次获取PyObject*后，使用完需调用Py_DECREF()
• 检查API返回值是否为NULL，判断是否出错
• 可通过PyErr_Print()输出错误信息

if (!pFunc || !PyCallable_Check(pFunc)) {
    PyErr_Print();
    return -1;
}