在Clion中实现C++调用Python模块的功能

C++调用Python

C++调用python模块是属于混合编程的问题。本文主要讲解的内容为：1、在Ubuntu中搭建实现编译环境，2、Clion中实现C++ 调用Python模块。

1、搭建编译环境

• 实验环境：Ubuntu16.04 + Python2.7 + Clion
• 搭建步骤
• Ubuntu系统本身自带python2.7，但是版本可能稍微比较老，现在python2.7最新版本到了python2.7.14，安装步骤网上教程一堆，可以自行搜索实现
• 安装Clion软件，新建一个C++项目
• 项目文件建好后，打开项目中的CmakeList.txt文件，添加Python.h头文件路径和lib路径，比如我的CmakeList中内容为：

cmake_minimum_required(VERSION 3.6)
project(UarmFirst)
set(CMAKE_CXX_STANDARD 11)

# 添加Python.h头文件路径
include_directories(/usr/include/python2.7)
# 添加python动态链接库文件目录
link_directories(/usr/lib/python2.7/config-x86_64-  linux-gnu)

set(SOURCE_FILES main.cpp)
add_executable(UarmFirst ${SOURCE_FILES})
# 依赖库文件
target_link_libraries(UarmFirst libpython2.7.so)

因为是在Ubuntu系统上实现，所以在Clion运行之前你还需要在Clion上设置环境变量，具体步骤如下：

1、点击Clion左上角如下图

2、点击EditConfigurations...按钮，弹出如下图

3、在上图红色圈住的地方配置环境变量，点击红色地方最右边的三个点按钮，弹出如下图

4、点击左上角的 ** + ** 按钮，添加Name和Value，如上图，Name：PYTHONPATH，Value：.:$PYTHONPATH。填写完，依次点击 ok -> apply -> ok 按钮，关闭弹出的两个窗口。

到此位置，在Clion中实现C++调用python模块的环境已经配置完毕，下面就可以编写代码实现了。

2、Clion中进行C++调用Python模块

首先你需要在cpp文件开头引入Python.h头文件，由于Python可能会定义一些影响某些系统上的标准头的预处理器定义，因此您必须在包含任何标准头之前包含Python.h。

下面演示一个比较简单的例子，实现了执行一句Python的输出语句print 'Hello Python!' 具体代码如下：

#include 
int main(int argc, char *argv[])
{
  # 初始化python解释器
  Py_Initialize();
  # 执行python语句
  PyRun_SimpleString("print 'Hello Python!'\n");
  # 撤销Py_Initialize()和随后使用Python/C API函数进行的所有初始化，
  #并销毁自上次调用Py_Initialize()以来创建并为被销毁的所有子解释器。
  Py_Finalize();
  return 0;
}

当然你也可以在Clion项目的** cmake-build-debug ** 文件夹下新建一个Python文件，将Python代码全部写在该Python文件上，然后在Clion项目的cpp文件中调用该Python文件内的Python函数。

首先贴出我的Clion演示项目的结构图

图中红色矩形标注为我的Python文件，具体内容为：

def great_function(a):
    return a + 1

即实现了一个简单功能的Python函数，
我在main.cpp文件中的代码如下：

#include 

int great_function_from_python(int a);

int main() {
   Py_Initialize();
   printf("%d", great_function_from_python(2));
   Py_Finalize();
}

int great_function_from_python(int a) {
   int res;
   PyObject *pModule, *pFunc;
   PyObject *pArgs, *pValue;

   /* import */
   pModule = PyImport_Import(PyString_FromString("great_module"));

   /* great_module.great_function */
   pFunc = PyObject_GetAttrString(pModule, "great_function");

   /* build args */
   pArgs = PyTuple_New(1);
   PyTuple_SetItem(pArgs, 0, PyInt_FromLong(a));

   /* call */
   pValue = PyObject_CallObject(pFunc, pArgs);
   res = PyInt_AsLong(pValue);

   return res;
}

注意：此时great_function_from_python(int a)函数中的某些变量或者函数名可能会变红，鼠标移动上面，提示无法解析该变量或函数，如下图：

主要原因是因为你在引用Python.h头文件时写的是include，但是你的Ubuntu可能安装了python3.5和python2.7两个版本，将头文件引用换为include就可以消除变量和函数名变红的现象。虽然变量和函数变红也不影响程序的运行，但总是看着不舒服。

总结

在Clion软件中调用Python模块，我调试了大约一个星期的时间，弄得心烦意乱，每一次的尝试都是痛苦的，但是不得不说，每一次尝试过后我都涨了一点这方面的知识和经验，最终将问题成功解决，我收获最多的可能不是这个问题解决了，而是解决这个问题的过程中我坚持下来了，并且为我以后的编程之路打下基础。

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最后

至于具体cpp中调用Python模块的函数的具体意思请自行百度，推荐两个学习的网址：一个是知乎上的，一个官方提供的Python/C API文档。建议先看知乎上的那一篇，个人感觉相当不错，比网络其他博客写的靠谱多了，看完后可以再看官方提供的API文档。

注 :本文是参考知乎上的那一篇文章之后才配置成功的，写该篇文章时也有借鉴。