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C++调用python(执行py文件)的全过程

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C++调用Python（执行Python文件）的全过程可以分为以下步骤：

  1. 确定Python环境

在开始前，需要确保正确设置了Python环境变量，并且已经正确安装了所需要的Python包（例如numpy、pandas等）。

  1. 编写Python代码

在C++中调用Python时，需要事先编写好Python代码，并将其保存为.py文件。Python代码中必须定义一些函数或者类，供C++调用。例如：

# example.py
def add(a, b):
    return a + b

上述代码定义了一个名为“add”的函数，该函数可以接受两个参数，并返回它们的和。这个函数就是Python所提供给C++使用的接口。

  1. 调用Python脚本

为了从C++中调用Python，我们需要使用Python提供的API。其中，最主要的API函数是Py_Initialize和PyRun_SimpleString。

#include <Python.h>
int main() {
  // 初始化Python环境
  Py_Initialize();
  // 调用Python脚本
  PyRun_SimpleString("import example\nresult = example.add(1, 2)\nprint(result)");
  // 关闭Python环境
  Py_Finalize();
  return 0;
}

上述代码通过调用Py_Initialize函数来初始化Python环境，然后调用PyRun_SimpleString函数来执行Python脚本。在这个例子中，我们导入了例子中定义的Python模块，并调用其中的add函数，并将结果输出到标准输出流中。

  1. 嵌入Python环境

如果我们需要从C++中调用Python函数，可以通过Python提供的API函数来实现。

#include <Python.h>
int main() {
  // 初始化Python环境
  Py_Initialize();
  // 加载Python脚本
  FILE* fp = _Py_fopen("example.py", "r");
  PyRun_SimpleFile(fp, "example.py");
  fclose(fp);
  // 导入Python模块
  PyObject* pModule = PyImport_ImportModule("example");
  // 获取Python函数对象
  PyObject* pFunc = PyObject_GetAttrString(pModule, "add");
  // 设置Python函数参数
  PyObject* pArgs = PyTuple_New(2);
  PyTuple_SetItem(pArgs, 0, PyLong_FromLong(1));
  PyTuple_SetItem(pArgs, 1, PyLong_FromLong(2));
  // 调用Python函数
  PyObject* pResult = PyObject_CallObject(pFunc, pArgs);
  // 获取Python函数返回值
  int result = (int) PyLong_AsLong(pResult);
  printf("%d", result);
  // 释放Python对象
  Py_DECREF(pArgs);
  Py_DECREF(pResult);
  Py_DECREF(pFunc);
  Py_DECREF(pModule);
  // 关闭Python环境
  Py_Finalize();
  return 0;
}

上述代码通过调用PyImport_ImportModule函数导入Python模块，并通过PyObject_GetAttrString函数获取其中的add函数。然后，通过PyTuple_New和PyTuple_SetItem函数设置函数参数，并通过PyObject_CallObject函数调用add函数并获取其返回值。

示例1：计算两个数的平均值

Python代码：

# average.py
def average(a, b):
    return (a + b) / 2

C++代码：

#include <Python.h>
int main() {
  // 初始化Python环境
  Py_Initialize();
  // 加载Python脚本
  FILE* fp = _Py_fopen("average.py", "r");
  PyRun_SimpleFile(fp, "average.py");
  fclose(fp);
  // 导入Python模块
  PyObject* pModule = PyImport_ImportModule("average");
  // 获取Python函数对象
  PyObject* pFunc = PyObject_GetAttrString(pModule, "average");
  // 设置Python函数参数
  PyObject* pArgs = PyTuple_New(2);
  PyTuple_SetItem(pArgs, 0, PyLong_FromLong(1));
  PyTuple_SetItem(pArgs, 1, PyLong_FromLong(3));
  // 调用Python函数
  PyObject* pResult = PyObject_CallObject(pFunc, pArgs);
  // 获取Python函数返回值
  double result = PyFloat_AsDouble(pResult);
  printf("%f", result);
  // 释放Python对象
  Py_DECREF(pArgs);
  Py_DECREF(pResult);
  Py_DECREF(pFunc);
  Py_DECREF(pModule);
  // 关闭Python环境
  Py_Finalize();
  return 0;
}

示例2：使用Python脚本进行图像处理

Python代码：

# image.py
from PIL import Image
import os

def resize_image(file_in, file_out, size=(128, 128)):
    with Image.open(file_in) as im:
        im.thumbnail(size)
        im.save(file_out, "JPEG")
    return os.path.getsize(file_out)

C++代码：

#include <Python.h>
int main() {
  // 初始化Python环境
  Py_Initialize();
  // 加载Python脚本
  FILE* fp = _Py_fopen("image.py", "r");
  PyRun_SimpleFile(fp, "image.py");
  fclose(fp);
  // 导入Python模块
  PyObject* pModule = PyImport_ImportModule("image");
  // 获取Python函数对象
  PyObject* pFunc = PyObject_GetAttrString(pModule, "resize_image");
  // 设置Python函数参数
  PyObject* pArgs = PyTuple_New(3);
  PyTuple_SetItem(pArgs, 0, Py_BuildValue("s", "test.jpg"));
  PyTuple_SetItem(pArgs, 1, Py_BuildValue("s", "test_sm.jpg"));
  PyTuple_SetItem(pArgs, 2, Py_BuildValue("(ii)", 128, 128));
  // 调用Python函数
  PyObject* pResult = PyObject_CallObject(pFunc, pArgs);
  // 获取Python函数返回值
  int result = (int) PyLong_AsLong(pResult);
  printf("%d", result);
  // 释放Python对象
  Py_DECREF(pArgs);
  Py_DECREF(pResult);
  Py_DECREF(pFunc);
  Py_DECREF(pModule);
  // 关闭Python环境
  Py_Finalize();
  return 0;
}

上述代码中，我们调用resize_image函数将test.jpg压缩成128×128的尺寸，并保存为test_sm.jpg。函数的返回值是压缩后的文件大小（单位为字节）。

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