C/C++与Python混合编程
Python与C++混合编程可以实现两种语言的优势结合，C++的程序性能很高且支持强大的系统调用能力，Python则生态丰富且开发效率高。本章将基于Python3讲述Python与C++混合编程的技术。1. Python简介
1.1. 什么是Python？
Python是一种高级编程语言，具有简洁易读的语法和强大的功能。它于 1991 年由 Guido van Rossum 首次发布，快速发展成为一种广泛使用的编程语言。它是一种动态脚本语言，崇尚优美、清晰、简单的语法。
Python具有以下一些特性：
[*]跨平台：语言级别跨平台，几乎可以在各个平台间无缝切换，如 Windows、macOS 和 Linux等。
[*]生态丰富：拥有众多的标准库和第三方库，且拥有优秀的包管理机制。
[*]多范式编程： 支持多种编程范式，包括面向对象编程、过程式编程和函数式编程。
[*]应用广泛：Python 被广泛应用于科学计算、数据分析、人工智能、网络开发、自动化测试等领域。
1.2. 常见数据类型
Python是一种动态语言，变量的定义不需要在前面加类型说明，而且不同类型之间可以方便地相互转换。如下示例代码：
a = "124"
print("a:", a, "type:", type(a))
b = int(a)
print("b:", b, "type:", type(b))执行结果：
a: 124 type: <class 'str'>
b: 124 type: <class 'int'>Python3中有六个标准的数据类型：
[*]Numbers（数字）
[*]String（字符串）
[*]List（列表）
[*]Tuple（元组）
[*]Dictionary（字典）
[*]Set（集合）
其中List、Tuple、Dictionary、Set为容器。Python支持四种不同的数字类型：int(有符号整型)、float(浮点型)、bool(布尔型)、complex(复数)。（说明：Python3中已去除long类型，与int类型合并）。
Python具有以下常用的数据类型转换函数：
函数描述int(x [,base])将x转换为一个整数。base为可选参数，表示进制数，默认十进制。float(x)将x转换到一个浮点数complex(real [,imag])创建一个复数。imag为可选参数，表示虚数部分str(x)将对象 x 转换为字符串tuple(s)将序列 s 转换为一个元组list(s)将序列 s 转换为一个列表set(s)转换为可变集合dict(d)创建一个字典。d 必须是一个 (key, value)元组序列。frozenset(s)转换为不可变集合chr(x)将一个整数转换为一个字符ord(x)将一个字符转换为它的整数值hex(x)将一个整数转换为一个十六进制字符串oct(x)将一个整数转换为一个八进制字符串1.3. 环境说明
本章所有的示例代码都是使用Python3进行编写，具体的环境如下：
[*]操作系统: Ubuntu 24.04
[*]Python:3.12.3
[*]开发工具：VSCode
2. 开发环境搭建
2.1. Windows
[*]下载最新版本的安装包，官网下载地址： https://www.python.org/downloads/。
[*]点击安装包，根据提示一步一步操作即可，只需要注意以下两点：
[*]勾选Add python.exe to PATH 将Python添加到环境变量
[*]如果要自定义安装路径，第一步需要选择Customize installation(如上图所示),然后Advaned options页面选择对于的安装路径（如下图）。
[*]安装完后打开命令提示符，然后输入python -V，如果显示对应的版本号，则说明安装成功。
2.2. Linux(Ubuntu)
# 1. 更新软件包列表
sudo apt update
# 2. 安装python3
sudo apt install python3
# 3. 验证python3是否安装成功，如果显示对应的版本号则说明安装成功。
python3 -V
# 4. 安装python3开发包
sudo apt install python3-dev
# 验证python3-dev是否安装成功，如果能看到相关的包信息则说明安装成功。
dpkg -l | grep python3-dev2.3. macOS
# 前期准备：安装Homebrew
# 执行`brew -v`检查Homebrew是否安装，如果未安装，执行以下命令安装
/bin/bash -c "$(curl -fsSL https://raw.githubusercontent.com/Homebrew/install/HEAD/install.sh)"
# 1. 更新软件包列表
brew update
# 2. 安装python
brew install python
# 3. 验证版本号，如何显示对应的版本号则说明安装成功。
python3 -V3. Python/C API
3.1. 什么是Python/C API？
Python/C API是Python官方提供的一套API接口，允许开发者使用 C/C++ 语言来扩展Python。这个接口使得开发者可以在 C/C++ 语言中编写模块，这些模块可以被 Python 程序调用，从而执行更高效的计算，或者访问操作系统级别的资源。Python/C API也支持在C/C++中调用Python的模块代码，从而实现跨语言的混合编程。
官方文档：https://docs.python.org/3.8/c-api/index.html#c-api-index
3.2. C++调用Python模块
py_math.py:
def add(a: int, b: int):
res = a + b
return res
def sub(a: int, b: int):
return a - bcpp_call_python.cpp:
#include #include #include int32_t add_from_python(int32_t a, int32_t b, int32_t& res){ PyObject* pModuleName = PyUnicode_FromString("py_math"); if (!pModuleName) { PyErr_Print(); return -1; } // 导入模块 PyObject* pModule = PyImport_Import(pModuleName); if (!pModule) { PyErr_Print(); Py_DECREF(pModuleName); return -1; } /* great_module.great_function */ PyObject* pFunc = PyObject_GetAttrString(pModule, "add"); if (!pFunc || !PyCallable_Check(pFunc)) { PyErr_Print(); Py_DECREF(pModule); Py_DECREF(pModuleName); return -1; } // 设置参数 PyObject* pArgs = PyTuple_Pack( 2, PyLong_FromLong(a), PyLong_FromLong(b) ); if (!pArgs) { PyErr_Print(); Py_DECREF(pFunc); Py_DECREF(pModule); Py_DECREF(pModuleName); return -1; } // 调用函数 PyObject* pValue = PyObject_CallObject(pFunc, pArgs); if (!pValue) { PyErr_Print(); Py_DECREF(pFunc); Py_DECREF(pModule); Py_DECREF(pModuleName); return -1; } // 获取结果 res = PyLong_AsLong(pValue); Py_DECREF(pValue); Py_DECREF(pFunc); Py_DECREF(pModule); Py_DECREF(pModuleName); return 0;}int main(){ // 1. 初始化 Python 解释器 Py_Initialize(); // 2. 调用 Python 代码 int32_t result = 0; auto ret = add_from_python(3, 2, result); if (ret < 0) { std::cerr
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