Ubuntu下C++与Python如何交互

在Ubuntu下，C++和Python可以通过多种方式实现交互。以下是一些常见的方法：

1. 使用Python的C API

Python提供了一个C API，允许C/C++代码直接调用Python代码。

步骤：

1. 编写C++代码：

   // example.cpp
   #include <Python.h>
   
   int main(int argc, char *argv[]) {
       Py_Initialize();
   
       PyObject *pName = PyUnicode_FromString("hello");
       PyObject *pModule = PyImport_Import(pName);
       Py_DECREF(pName);
   
       if (pModule != NULL) {
           PyObject *pFunc = PyObject_GetAttrString(pModule, "say_hello");
           if (pFunc && PyCallable_Check(pFunc)) {
               PyObject_CallObject(pFunc, NULL);
           } else {
               PyErr_Print();
           }
           Py_DECREF(pFunc);
           Py_DECREF(pModule);
       } else {
           PyErr_Print();
       }
   
       Py_Finalize();
       return 0;
   }
   

2. 编写Python代码：

   # hello.py
   def say_hello():
       print("Hello from Python!")
   

3. 编译C++代码：

   g++ -I/usr/include/python3.8 -lpython3.8 example.cpp -o example
   

4. 运行C++程序：

   ./example
   

2. 使用Boost.Python

Boost.Python是一个C++库，允许C++代码与Python代码无缝交互。

步骤：

1. 安装Boost.Python：

   sudo apt-get install libboost-python-dev
   

2. 编写C++代码：

   // example.cpp
   #include <boost/python.hpp>
   
   char const* greet() {
       return "Hello from C++!";
   }
   
   BOOST_PYTHON_MODULE(hello) {
       using namespace boost::python;
       def("greet", greet);
   }
   

3. 编译C++代码：

   g++ -I/usr/include/python3.8 -lboost_python38 -fPIC example.cpp -o example.so
   

4. 在Python中使用：

   import hello
   print(hello.greet())
   

3. 使用pybind11

pybind11是一个轻量级的头文件库，用于将C++代码暴露给Python。

步骤：

1. 安装pybind11：

   git clone https://github.com/pybind/pybind11.git
   cd pybind11
   mkdir build && cd build
   cmake ..
   make -j$(nproc)
   sudo make install
   

2. 编写C++代码：

   // example.cpp
   #include <pybind11/pybind11.h>
   
   namespace py = pybind11;
   
   int add(int i, int j) {
       return i + j;
   }
   
   PYBIND11_MODULE(example, m) {
       m.doc() = "pybind11 example plugin"; // Optional module docstring
       m.def("add", &add, "A function which adds two numbers");
   }
   

3. 编译C++代码：

   g++ -O3 -Wall -shared -std=c++11 -fPIC $(python3 -m pybind11 --includes) example.cpp -o example$(python3-config --extension-suffix)
   

4. 在Python中使用：

   import example
   print(example.add(3, 4))
   

4. 使用SWIG

SWIG（Simplified Wrapper and Interface Generator）是一个软件开发工具，可以从C/C++代码自动生成Python接口。

步骤：

1. 安装SWIG：

   sudo apt-get install swig
   

2. 编写C++代码：

   // example.h
   int add(int i, int j);
   

   // example.cpp
   #include "example.h"
   
   int add(int i, int j) {
       return i + j;
   }
   

3. 编写SWIG接口文件：

   // example.i
   %module example
   %{
   #include "example.h"
   %}
   
   int add(int i, int j);
   

4. 生成包装代码：

   swig -python -py3 example.i
   

5. 编译C++代码：

   g++ -c example.cpp example_wrap.cxx -I/usr/include/python3.8
   g++ -shared example.o example_wrap.o -o _example.so
   

6. 在Python中使用：

   import example
   print(example.add(3, 4))
   

选择哪种方法取决于你的具体需求和偏好。Boost.Python和pybind11通常更现代和易用，而Python的C API则更为底层和灵活。