将Python文件发布成DLL并调用

如何将Python文件发布成DLL供C/C++调用，试过两种思路：

一种是用Cython将Python文件转为.c文件，但是简简单单4行代码，由于调用了NumPy，生成.c文件有5000+行，而且完全找不到原python函数的入口，无奈放弃；

另一种思路是用CPython API给原Python函数写一个C/C++接口调用原函数，再打包成DLL，也是这篇文章的主要内容。

先讲一下我使用的环境：

Python Interpreter: Anaconda3 Python 3.8.5

Python Library: Numpy，目前只试了这一个库，其他应该差不多

IDE: 宇宙最强VS2019 on Windows10

1. 如何生成调用Python函数的DLL

用一个简单的Python函数作为例子，放在test_numpy.py中

 

import numpy as np

 

 

 

def func(my_list1, my_list2):

 

list_np1 = np.array(my_list1)

 

list_np2 = np.array(my_list2)

 

return list(list_np1 + list_np2)

 

 

 

# if __name__ == "__main__":

 

# print(func([1, 2, 3], [4, 5, 6]))

 

# 输出：>> 5 7 9

 

打开VS2019，新建DLL项目，VS会自己生成几个.h和.cpp文件，只需要用到pch.h和pch.cpp两个文件，其他的不用管

首先将本地调试器换成Release x64模式，使用Debug模式需要python38_d.lib文件，有需要可以自行搜索

配置项目属性：给项目添加Python.h的包含目录和库目录，需要将路径换成自己的Python安装路径，在链接器中添加python38.lib，这个取决于你的Python解释的版本，可以在PythonPath\libs里面找到这个文件

配置好环境以后编写函数，主要是用CPython API将C的数组转换成Python的list对象，然后调用原Python函数，得到结果后转换成C的数组，CPython API里面函数很多

附个参考手册Python/C API 参考手册 — Python 3.8.12 文档

pch.h

 

// pch.h: 这是预编译标头文件。

 

// 下方列出的文件仅编译一次，提高了将来生成的生成性能。

 

// 这还将影响 IntelliSense 性能，包括代码完成和许多代码浏览功能。

 

// 但是，如果此处列出的文件中的任何一个在生成之间有更新，它们全部都将被重新编译。

 

// 请勿在此处添加要频繁更新的文件，这将使得性能优势无效。

 

 

 

#ifndef PCH_H

 

#define PCH_H

 

 

 

// 添加要在此处预编译的标头

 

#include "framework.h"

 

 

 

extern "C" _declspec(dllexport) long* listAdd(int a[], int b[], int n); // 将两个数组相加，并返回新数组

 

 

 

#endif //PCH_H

 

pch.cpp

 

// pch.cpp: 与预编译标头对应的源文件

 

 

 

#include "pch.h"

 

#include <Python.h>

 

#include <iostream>

 

 

 

using namespace std;

 

 

 

// 当使用预编译的头时，需要使用此源文件，编译才能成功。

 

 

 

long* listAdd(int a[], int b[], int n)

 

{

 

Py_SetPythonHome(L"C:\\Users\\10262\\miniconda3\\"); //这里地址一定要写对啊！

 

// 这句语句是在添加python.exe所在路径，不添加虽然编译没有问题，但是会在运行时出现

 

// Fatal Python error: initfsencoding: unable to load the file system codec

 

// ModuleNotFoundError: No module named 'encodings'

 

// 这种很无厘头的错误

 

 

 

//***python调用***//

 

//初始化python模块

 

Py_Initialize();

 

// 检查初始化是否成功

 

if (!Py_IsInitialized())

 

{

 

cout << "初始化失败" << endl;

 

Py_Finalize();

 

}

 

PyObject* pModule;

 

PyObject* pFunc = NULL;

 

PyObject* pArg = NULL;

 

PyRun_SimpleString("import sys");

 

PyRun_SimpleString("sys.path.append('./')");//设置python模块，搜寻位置，文件放在.cpp文件一起

 

 

 

 

 

pModule = PyImport_ImportModule("test_dll");//Python文件名

 

if (!pModule) {

 

cout << "py文件导入失败" << endl;

 

Py_Finalize();

 

return NULL;

 

}

 

else {

 

pFunc = PyObject_GetAttrString(pModule, "func");//Python文件中的函数名

 

if (!pFunc) {

 

cout << "函数导入失败" << endl;

 

Py_Finalize();

 

return NULL;

 

}

 

 

 

PyObject *pyParamsA = PyList_New(n), *pyParamsB = PyList_New(n); //c++类型转python类型

 

 

 

for (int i = 0; i < n; i++) {

 

PyList_SetItem(pyParamsA, i, PyLong_FromLong(a[i]));

 

PyList_SetItem(pyParamsB, i, PyLong_FromLong(b[i]));

 

}

 

 

 

long *result = new long(n);

 

pArg = PyObject_CallFunction(pFunc, "OO", pyParamsA, pyParamsB); //调用函数

 

for (int i = 0; i < n; i++) { // python类型转C++数组

 

result[i] = PyLong_AsLong(PyList_GetItem(pArg, i));

 

cout << result[i] << " ";

 

}

 

cout << endl;

 

 

 

return result;

 

}

 

}

 

这里需要注意一下一定要记得Py_SetPythonHome设为Python的安装路径，否则会报错。

OK，以上都搞定了只需要生成DLL即可，生成的dll和lib在SolutionPath\x64\Release里面

2. 调用DLL

在调用DLL之前，最好先建立另一个空项目将pch.cpp里面的代码复制过去测试一下直接调用listAdd函数能不能成功，在这里我省略了这一步

新建空项目，将生成dll和lib文件以及原Python文件test_numpy.py复制到新项目的路径下，新建main.cpp，用于调用dll

main.cpp

 

#include<iostream>

 

#include <Windows.h>

 

using namespace std;

 

 

 

int main()

 

{

 

// 加载DLL文件

 

HINSTANCE hDllInst;

 

hDllInst = LoadLibrary(L"test_numpy.dll"); //调用DLL

 

if(hDllInst) {

 

typedef long* (*PLUSFUNC)(int* a, int* b, int n); //后边为参数，前面为返回值

 

PLUSFUNC plus_str = (PLUSFUNC)GetProcAddress(hDllInst, "listAdd"); //GetProcAddress为获取该函数的地址

 

int a[3] = { 1, 2, 3 }, b[3] = { 4, 5, 6 };

 

long* result = plus_str(a, b, 3);

 

cout << "调用完成" << endl;

 

}

 

else {

 

cout << "DLL加载失败" << endl;

 

}

 

 

 

return 0;

 

}

 

运行之前，需要配置一下项目属性，将之前生成的lib文件加入到链接器里面

再运行程序，输出5 7 9，完结撒花！