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C++怎么调用Python C++与Python混合编程实现方法【拓展】

尼克

尼克

发布时间:2026-01-29 10:03:46

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来源于php中文网

原创

Python.h缺失需安装开发包并配置路径;Py_Initialize后须手动添加sys.path;传参用PyUnicode_FromString等转换并管理引用计数;多线程需PyGILState_Ensure/Release。

c++怎么调用python c++与python混合编程实现方法【拓展】

Python.h 头文件找不到或编译失败

直接 #include 报错“no such file or directory”,通常是因为没装 Python 开发头文件,或者 C++ 编译器找不到 Python 安装路径。

  • Linux/macOS:安装 python3-dev(Debian/Ubuntu)或 python3-devel(CentOS/RHEL),macOS 用 brew install python 后头文件默认在 /opt/homebrew/include/python3.x//usr/local/include/python3.x/
  • Windows:用官方 Python 安装包时,Python.hPythonXX\include\ 目录下,需手动把该路径加进 C++ 项目的包含目录(如 VS 的 Additional Include Directories
  • 务必确认 C++ 工程使用的架构(x64 / x86)和 Python 解释器一致,否则链接时会报 LNK2001: unresolved external symbol Py_Initialize 类错误

Py_Initialize() 后无法 import 模块

调用 Py_Initialize() 成功,但 PyRun_SimpleString("import sys; print(sys.path)") 显示路径为空或不包含你的脚本目录,导致 import 失败。

  • 必须在 Py_Initialize() 后立即调用 PyRun_SimpleString("import sys; sys.path.append(r'/your/script/path')"),注意 Windows 路径用原始字符串(r"")或双反斜杠
  • 不要依赖默认 sys.path —— 嵌入式调用下它往往只含空字符串或极简路径,Py_SetPythonHome() 可设 Python 根目录,但更稳妥的是显式追加
  • 若模块含 C 扩展(如 numpy),还需确保对应 .pyd/.so 文件能被动态加载(PATH/LD_LIBRARY_PATH 包含 Python DLL 所在目录)

从 C++ 传参给 Python 函数并获取返回值

PyObject_CallObject() 调用 Python 函数时,参数打包和类型转换容易出错,尤其是字符串、列表、自定义对象。

  • 字符串:C++ std::string s = "hello" → Python PyObject* arg = PyUnicode_FromString(s.c_str());不能直接传 const char*PyObject_CallObject
  • 多个参数:用 PyTuple_New(n) 创建元组,再用 PyTuple_SetItem(tuple, i, obj) 填充(注意 SetItem 会接管引用计数,传入后原 obj 不再 owns 引用)
  • 接收返回值:检查是否为 nullptr(异常),再用 PyLong_AsLong()PyFloat_AsDouble()PyUnicode_AsUTF8() 等安全转换;避免直接强转指针
  • 别忘了调用 Py_DECREF() 释放临时 PyObject*,否则内存泄漏(尤其在循环中反复调用时)

多线程下 PyGILState_Ensure() 和 GIL 释放

C++ 主线程启动 Python 后,若另起 std::thread 执行 Python API,不处理 GIL 会崩溃或卡死。

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  • 每个新线程首次调用 Python C API 前,必须先调用 PyGILState_STATE state = PyGILState_Ensure();退出前调用 PyGILState_Release(state)
  • 主线程若长期持有 GIL(比如执行长时间 Python 计算),可用 Py_BEGIN_ALLOW_THREADS / Py_END_ALLOW_THREADS 宏临时释放,让其他 C++ 线程能进入 Python
  • 切勿在未持有 GIL 时调用任何 Python C API(除了少数标记为 thread-safe 的函数,如 PyThreadState_Get()

C++ 调用 Python 的核心难点不在初始化,而在生命周期管理:Python 解释器状态、对象引用计数、GIL 切换、路径与模块加载上下文——这些环节任一遗漏,都会表现为静默失败或段错误,且难以调试。

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