Qt C++ 调用Python

环境

• Windows 11
• Qt 5.15.2
• Qt Creator 7.0.2 (MSVS 2019, 64 bit)
• Python 3.8

在Qt Creator配置Python环境

1. 修改Path变量

点击Qt Creator最左侧的“项目”选项，找到Build Encironment里的环境变量Path，将自己主机里的Python路径添加到Path里（也可以是虚拟环境的Python路径）。

选中Path，点击“Edit”，添加自己的Python路径。也有可能在Python下载后就已经自动写入了。比如我下载的Python路径为：C:\Users\chxi\AppData\Local\Programs\Python\Python38\

2. 添加编译选项中的includepath和链接libs

在pro文件中添加：

INCLUDEPATH += \
    -I C:\Users\chxi\AppData\Local\Programs\Python\Python38\include

LIBS += \
    -LC:\Users\chxi\AppData\Local\Programs\Python\Python38\libs -lpython38

可能出现的报错：
error: LNK1104: 无法打开文件“python38_d.lib”

解决办法：在Windows下，Python下载时需要打勾“Download debug binaries”！（在Linux下，需要下载python-dev！）
打开Python的安装文件 python-3.8.10-amd64.exe，点击“Modify”。

在Optional Features下点击“Next”，在Advanced Options下勾选上，再下载即可。

3. 在代码里#include

在使用时，可能会出现slots关键词冲突，可以这样include：

#pragma push_macro("slots")
#undef slots
#include 
#pragma pop_macro("slots")

然后就可以调用Python的方程了。

调用Python

我的测试Python文件是 PythonClass.py

def test_func(a, b, c):
    return a + b + c

class PythonClass:
    def __init__(self, a=0, b=0):
        self.a = a
        self.b = b
        self.i = 0

    def test(self, c):
        self.i += 1
        return self.a + self.b + c + self.i

在C++代码中，这样调用：

初始化

// 1. 类似于先连接上Python
Py_Initialize();
if (!Py_IsInitialized()) {
    qDebug() << "Fail to init Python.";
}

// 2. 加入python文件的路径
PyRun_SimpleString("import sys");
std::string path = "sys.path.append('C:/Users/chxi/Desktop/qt/myTestProject')";
PyRun_SimpleString(&path[0]);

// 3. 找到要用的python文件
PyObject * pModule = PyImport_ImportModule("PythonClass");
if (pModule == NULL) {
    qDebug() <<"Fail to load Python module (PythonClass.py)";
}

可能出现的报错：

  File "", line 1
SyntaxError: (unicode error) 'unicodeescape' codec can't decode bytes in position 2-3: truncated \UXXXXXXXX escape

解决办法：把path里路径的\\符号改为Linux里的/。

调用方程

// 1. 找到要调用的方程
PyObject * pFunc = PyObject_GetAttrString(pModule, "test_func");
if(!pFunc) {
    qDebug() << "Cant find function test_func().\n";
}

// 2. 构建参数，调用
PyObject * args = Py_BuildValue("iii", 1, 2, 3);
PyObject * pRet = PyEval_CallObject(pFunc, args);

// 3. 得到返回值
int test_ret;
PyArg_Parse(pRet, "i", &test_ret);
qDebug() << test_ret;

构建参数Py_BuildValue的格式：

	Python	C++
s	str or None	const char *
s#	str or None	const char *, int or Py_ssize_t
y	bytes	const char *
y#	bytes	const char *
i	int	int
b	int	char
h	int	short int
l	int	long int
B	int	unsigned char
H	int	unsigned short int
I	int	unsigned int
n	int	Py_ssize_t
d	float	double
f	float	float
O	object	PyObject *	Pass a Python object untouched (except for its reference count, which is incremented by one). If the object passed in is a NULL pointer, it is assumed that this was caused because the call producing the argument found an error and set an exception. Therefore, Py_BuildValue() will return NULL but won’t raise an exception. If no exception has been raised yet, SystemError is set.
O&	object	[converter, anything]
(items)	(tuple)	[matching-items]	Convert a sequence of C values to a Python tuple with the same number of items.
[items]	(list)	[matching-items]	Convert a sequence of C values to a Python list with the same number of items.
{items}	(dict)	[matching-items]	Convert a sequence of C values to a Python dictionary. Each pair of consecutive C values adds one item to the dictionary, serving as key and value, respectively.

• 在使用d（double）的时候，带入的参数要写为1.0，而不是1。
• 如果参数代入有错误，或Python程序内部出错，可能会打印出一些错误的随机数字、内存错误或未知错误。假如看到的结果不对，并且没有看到正常的C++报错，那么可以多看看Python方程写的对不对，参数代入是否准确，数据类型是否正确。

Python类的实例化 / 调用类函数

// 1. 找到Python的类
PyObject* pDict = PyModule_GetDict(pModule);
if(!pDict) {
    qDebug() << "Cant find dictionary.";
}

PyObject* pClassCalc = PyDict_GetItemString(pDict, "PythonClass");
if (!pClassCalc) {
    qDebug() << "Cant find PythonClass class.";
}

// 2. 初始化对象
PyObject* pConstruct = PyInstanceMethod_New(pClassCalc);
if (!pConstruct) {
   qDebug() << "Cant find PythonClass constructor.";
}

PyObject* cons_args = PyTuple_New(2);
PyTuple_SetItem(cons_args, 0, Py_BuildValue("d", 1.0));
PyTuple_SetItem(cons_args, 1, Py_BuildValue("d", 2.0));
pInstance = PyObject_CallObject(pConstruct, cons_args);
if (!pInstance) {
   qDebug() << "Cant construct instance.";
}

// 3. 调用类函数
pRet = PyObject_CallMethod(pInstance,"test","d", 3.0);
double ret = PyFloat_AsDouble(pRet);
qDebug() << "first: " << ret;

pRet = PyObject_CallMethod(pInstance,"test","d", 3.0);
ret = PyFloat_AsDouble(pRet);
qDebug() << "second: " << ret;

• 实例化Python对象时，__init__需要单独调用！
• 如果报出的错误不是C++的错误，耐心debug Python部分！

结束调用Python

Py_XDECREF(pRet);
Py_XDECREF(pFunc);
Py_XDECREF(pModule);
Py_XDECREF(pInstance);
Py_XDECREF(args);
Py_XDECREF(pDict);
Py_XDECREF(pClassCalc);
Py_XDECREF(pConstruct);
Py_XDECREF(cons_args);

Py_Finalize();

Anaconda 虚拟环境下的 Python

配置方式大体相同，比如PATH变量、includepath和libs只是改成相应路径下的Python即可。

• python38_d.lib 可能用conda不好下载，可以用正常下载Python的方式得到这个文件，复制进虚拟环境下Python的路径里。
• 在 Py_Initialize() 之前，需要加一句Py_SetPythonHome(L"C:\\Users\\username\\anaconda3\\envs\\py38"); 来指定使用哪个环境的Python（假设我的虚拟环境叫py38）。
• 以防一些下载好的包报错，可以把C:\Users\username\anaconda3\envs\py38\Library\bin放入环境变量的PATH中。我遇到过的报错：

# import numpy 之后
...
ImportError: DLL load failed while importing _multiarray_umath: 找不到指定的模块。

• 如果都找到的.py文件，路径也都对，但无法成功PyImport_ImportModule，那可能就是python文件内部报错，可以先分别尝试import不同的包/部分代码来debug。

参考资料

• https://blog.csdn.net/weixin_43788499/article/details/84933210
• https://blog.csdn.net/qq1512165940/article/details/103617894
• https://docs.python.org/3.8/c-api/arg.html
• https://blog.csdn.net/u011728480/article/details/103903612