C++ 嵌入 Python 调用¶

CPython 提供了 C API，让 C++ 程序可以直接嵌入 Python 解释器，执行 Python 代码、调用 Python 函数、获取返回值。这在需要利用 Python 生态库的 C++ 项目中非常实用。

下面从"执行简单语句 → 获取变量值 → 调用自定义模块函数"三步，记录 C++ 嵌入 Python 的基本用法。

环境准备¶

Python 端¶

写一个简单的 Python 模块 myadd.py：

def AdditionFc(a, b):
    print("Now is in python module")
    print("{} + {} = {}".format(a, b, a+b))
    return a + b

C++ 编译选项¶

编译时需链接 Python 库：

-static-libgcc -std=c++11 -L .\libs\*

头文件路径指向 include/Python.h 所在目录。

1. 执行 Python 语句¶

最基础的用法——启动解释器，执行一行 Python 代码，然后关闭：

#include "include/Python.h"

int main(int argc, char *argv[]) 
{
  Py_Initialize();
  PyRun_SimpleString("print('hello world in python and c')");
  Py_Finalize();
  return 0;
}

Py_Initialize 和 Py_Finalize 必须成对调用。PyRun_SimpleString 直接传入 Python 语句字符串。

2. 执行 Python 代码并取出变量¶

PyRun_SimpleString 执行的代码中的变量会保存在主模块的 dict 中，可以通过以下方式取出：

#include "include/Python.h"
#include <stdio.h>

int main()
{
    int number1 = 10;
    int number2 = 32;
    Py_Initialize();

    char input[100];
    sprintf(input, "number3 = %d + %d", number1, number2);
    PyRun_SimpleString(input);

    PyObject * module = PyImport_AddModule("__main__");
    PyObject * dictionary = PyModule_GetDict(module);
    PyObject * result = PyDict_GetItemString(dictionary, "number3");
    long number3 = PyLong_AS_LONG(result);
    printf("%d\n", (int)number3);

    Py_Finalize();
}

关键流程：

PyImport_AddModule("__main__") 获取 Python 主模块对象
PyModule_GetDict 获取模块的全局命名空间
PyDict_GetItemString 按变量名取出值
PyLong_AS_LONG 将 Python 整数转为 C 的 long

3. 导入 Python 模块并调用函数¶

前面的方式是运行字符串再取变量，更好的方式是导入 .py 模块，直接调用其中的函数：

#include "include/Python.h" 
#include <iostream>
using namespace std;

int main()
{
    Py_Initialize();

    // 添加当前目录到 Python 搜索路径
    PyRun_SimpleString("import sys");
    PyRun_SimpleString("sys.path.append('./')");

    // 导入 myadd 模块（不要写 .py 后缀）
    PyObject* pModule = PyImport_ImportModule("myadd");

    // 获取函数对象
    PyObject* pFunc = PyObject_GetAttrString(pModule, "AdditionFc");

    // 构建参数元组
    PyObject* pArgs = PyTuple_New(2);
    PyTuple_SetItem(pArgs, 0, Py_BuildValue("i", 2));
    PyTuple_SetItem(pArgs, 1, Py_BuildValue("i", 4));

    // 调用函数
    PyObject* pReturn = PyEval_CallObject(pFunc, pArgs);

    // 解析返回值
    int nResult;
    PyArg_Parse(pReturn, "i", &nResult);
    cout << "return result is " << nResult << endl;

    Py_Finalize();
}

这个流程是 C++ 嵌入 Python 的标准模式：

步骤	API	作用
初始化	`Py_Initialize`	启动 Python 解释器
设搜索路径	`sys.path.append`	确保能 import 到 `.py` 文件
导入模块	`PyImport_ImportModule`	加载 `.py` 为模块对象
取函数	`PyObject_GetAttrString`	从模块中取出函数对象
构建参数	`PyTuple_New` + `Py_BuildValue`	将 C 值打包为 Python 对象
调用	`PyEval_CallObject`	执行 Python 函数
解析结果	`PyArg_Parse`	将返回值转回 C 类型
关闭	`Py_Finalize`	释放 Python 资源

Py_BuildValue 格式速查¶

Py_BuildValue("i", 42) 中的格式字符决定了 C 类型到 Python 对象的转换：

格式字符	C 类型	Python 类型
`i`	int	int
`l`	long	int
`d`	double	float
`s`	char*	str
`f`	float	float

同理，PyArg_Parse 使用相同的格式字符将返回值转回 C 类型。第三个参数要传指针（&nResult）。

注意事项¶

调用 Py_Finalize 后不能再使用任何 Python API。如果有多次初始化的需求，可以用 Py_IsInitialized 检查解释器状态。

如果 PyImport_ImportModule 返回 NULL，通常是模块路径不在 sys.path 内，需要确认 sys.path.append 的路径是否正确。