QT(6.5) cmake构建C++编程，调用python （已更新：2024.3.23晚）

一、注意事项

  1. explicit
    c++中，一个参数的构造函数(或者除了第一个参数外其余参数都有默认值的多参构造函数)，承担了两个角色，构造器、类型转换操作符，
    c++提供关键字explicit，阻止转换构造函数进行的隐式转换的发生，声明explicit的构造函数不能在隐式转换中使用。
  2. c++ 函数前面和后面 使用const 的作用
    前面使用const 表示返回值为const；
    后面加 const表示函数不可以修改class的成员；
    const成员函数可以被非const对象和const对象调用；
    非const成员函数只能被非const对象调用；
  3. 类外补充函数的定义要加作用域限定符::

二、重要知识：cmake
在QT中选择cmake方式构建c++项目，最好提前了解cmake相关知识，以方便理解如何导入外部库，推荐学习视频链接：B站：爱编程的大丙
重要细节：静态库的链接要放在add_executable之前

三、c++代码调用python步骤

  1. 设置python配置
    CMakeList.txt文件中输入python文件的相关信息：头文件夹路径、库文件夹路径、需要连接的库文件名称（有没有.lib后缀都可）
include_directories(C:/programming/anaconda3/envs/pytorch/include)
link_directories(C:/programming/anaconda3/envs/pytorch/libs)
link_libraries(python3)
link_libraries(python38)

在这里插入图片描述
2. c++代码（.cpp）中调用python（注：下面代码中功函数invokePython的调用只可执行一次，再次调用程序会崩溃）

#include "My_Functions.h"
#include <QDir>
#include <Python.h>My_Functions::My_Functions(QObject *parent) : QObject(parent){}
My_Functions:: ~My_Functions(){}bool My_Functions :: invokePython(){QDir dir;const char* pythonFilePath = (dir.currentPath().append("/").append(dir.currentPath().split("/").last().split("-")[1])).toUtf8();Py_SetPythonHome(L"C:/programming/anaconda3/envs/pytorch");//调用前必须初始化python解释器Py_Initialize();if(!Py_IsInitialized()){qDebug()<<"初始化失败"; return 0;}// 将路径转换为Python对象PyObject *py_path_str = PyUnicode_FromWideChar(Py_DecodeLocale(pythonFilePath, NULL), -1);// 加载 python 脚本// 获取sys模块以进行项目.py文件的搜索PyObject *sys_module = PyImport_ImportModule("sys");// 获取sys.pathPyObject *sys_path = PyObject_GetAttrString(sys_module, "path");if (!PyList_Check(sys_path)) {// sys.path不是列表，错误处理qDebug()<<"获取py搜索路径失败" ;// 释放python所用内存Py_Finalize();return 0;} else {// 将自定义路径添加到sys.pathint appended = PyList_Append(sys_path, py_path_str);if (appended == -1) {// 错误处理qDebug()<<"添加py搜索路径失败" ;// 释放python所用内存Py_Finalize();return 0;}}PyObject *pModule = PyImport_ImportModule("onnxUse");if (pModule == NULL) {// 模块导入失败，处理错误qDebug() << "脚本加载失败";// 释放python所用内存Py_Finalize();return 0;} else {qDebug() << "脚本加载成功";}// 创建函数指针PyObject* pFunc = PyObject_GetAttrString(pModule, "detect_images");  // 方法名称if (pFunc == NULL) {// 函数导入失败，处理错误qDebug() << "函数创建失败";// 释放python所用内存Py_Finalize();return 0;}else {qDebug() << "函数创建成功";}// 调用有参函数// 创建函数参数// s 将C字符串转换成Python对象，如果C字符串为空，返回NONE// z: 类似于 s，但允许转换为 NULL（Python 的 None）// c 将C类型的char转换成长度为1的Python字符串对象// b: C unsigned char，将布尔值转换为 0 或 1// i 将一个C类型的int转换成Python int对象// k: C unsigned long，转换为无符号长整数// l 将C类型的long转换成Pyhon中的int对象// f 将C类型的float转换成python中的浮点型对象// d 将C类型的double转换成python中的浮点型对象// O 通用对象引用，接收任意 Python 对象而不转换// O!: 类型对象和转换标志，用于接收特定类型的 Python 对象// O&: 自定义回调函数，用于自定义对象转换// (ii)：两个 C 整型变量构成的元组或列表// [ii]：两个 C 整型变量构成的列表// {ss}：键值对都是 C 字符串的字典// #:s, #i, #d 等：带有长度指示的字符串、整数或浮点数// n: 接收 None，检查参数是否为 None// PyObject* args = Py_BuildValue("(i,s)", 110, "hello");  // 参数为整数 110 和字符串 "hello"// PyObject *result  = PyObject_CallObject(pFunc, args);// 调用无参函数PyObject *result  = PyObject_CallObject(pFunc, NULL);// 检查并处理有参函数调用的返回结果if (result  == NULL) {// 处理错误qDebug() << "函数调用失败";// 释放python所用内存Py_Finalize();return 0;} else {// 使用返回值qDebug() << "函数调用成功";// const char *result_str;// if (!PyArg_Parse(result, "s", &result_str)) {//     // 错误处理：无法将Python对象转换为字符串//     qDebug() << "函数返回值处理失败";//     // 释放python所用内存//     Py_Finalize();//     return 0;// } else {//     // 使用result_str// }}// 释放引用计数Py_DECREF(result);// // 释放参数元组// Py_DECREF(args);// 释放函数指针Py_DECREF(pFunc);// 不再需要模块时，减少引用计数Py_DECREF(pModule);// 释放python所用内存Py_Finalize();qDebug()<<"调用完成";return false;
}
  1. 局部多次调用python脚本
    改造 invokePython 函数
bool My_Functions :: invokePython(){PyGILState_STATE gil_state;  // 用以保存获取的Global Interpreter Lock (GIL)gil_state = PyGILState_Ensure();  // 获取GIL，只有拥有GIL的线程才可以执行python代码PyObject *pModule = PyImport_ImportModule("onnxUse");if (pModule == NULL) {// 模块导入失败，处理错误qDebug() << "脚本加载失败";return 0;} else {qDebug() << "脚本加载成功";}// 创建函数指针PyObject* pFunc = PyObject_GetAttrString(pModule, "detect_images");  // 方法名称if (pFunc == NULL) {// 函数导入失败，处理错误qDebug() << "函数创建失败";PyErr_Print();return 0;}else {qDebug() << "函数创建成功";}// 调用无参函数PyObject *result  = PyObject_CallObject(pFunc, NULL);// 检查并处理有参函数调用的返回结果if (result  == NULL) {// 处理错误qDebug() << "函数调用失败";return 0;} else {// 使用返回值qDebug() << "函数调用成功";// const char *result_str;// if (!PyArg_Parse(result, "s", &result_str)) {//     // 错误处理：无法将Python对象转换为字符串//     qDebug() << "函数返回值处理失败";//     // 释放python所用内存//     Py_Finalize();//     return 0;// } else {//     // 使用result_str// }}// 释放引用计数Py_DECREF(result);// // 释放参数元组// Py_DECREF(args);// 释放函数指针Py_DECREF(pFunc);// 不再需要模块时，减少引用计数Py_DECREF(pModule);PyGILState_Release(gil_state);  // 释放GIL，释放前确保获取到了GIL，同时最好主动释放各计数，以防发生内存泄漏return false;
}

同时不要忘记初始化python解释器（注：整个程序只可初始化一次，结束程序前再释放，否则再次初始化程序会崩溃），下面是改造后的初始化函数
头文件：

#ifndef INVOKE_PYTHON_INIT_H
#define INVOKE_PYTHON_INIT_H
#include <QObject>
#include <Python.h>class Invoke_Python_Init
{
public:Invoke_Python_Init();~Invoke_Python_Init();
private:QString pythonDirectoryPath;bool init();void initPythonDirectoryPath();bool pythonDirectoryIsInit = false;bool pythonIsInited = false;
};#endif // INVOKE_PYTHON_INIT_H

源码文件：

#include "invoke_python_init.h"
#include <qDebug>
#include <QDir>Invoke_Python_Init :: Invoke_Python_Init() {init();}
Invoke_Python_Init :: ~Invoke_Python_Init() {// 释放python所用内存Py_Finalize();qDebug()<<"释放python解释器完成";
}bool Invoke_Python_Init :: init() {initPythonDirectoryPath();if (!pythonDirectoryIsInit) {qDebug()<<"路径初始化失败" ; return 0;}Py_SetPythonHome(L"C:/programming/anaconda3/envs/pytorch");//调用前必须初始化python解释器Py_Initialize();if(!Py_IsInitialized()){qDebug()<<"python解释器初始化失败"; return 0;}// 将路径转换为Python对象PyObject *py_path_str = PyUnicode_FromWideChar(Py_DecodeLocale(pythonDirectoryPath.toLocal8Bit().constData(), NULL), -1);// 加载 python 脚本// 获取sys模块以进行项目.py文件的搜索PyObject *sys_module = PyImport_ImportModule("sys");// 获取sys.pathPyObject *sys_path = PyObject_GetAttrString(sys_module, "path");if (!PyList_Check(sys_path)) {// sys.path不是列表，错误处理qDebug()<<"获取py搜索路径失败\n" ;return 0;} else {// 将自定义路径添加到sys.pathint appended = PyList_Append(sys_path, py_path_str);if (appended == -1) {// 错误处理qDebug()<<"添加py搜索路径失败" ;return 0;}// 将sys.path转换为QStringListQStringList pythonPathList;// 遍历sys.path列表for (Py_ssize_t i = 0; i < PyList_Size(sys_path); ++i) {PyObject *path_item = PyList_GetItem(sys_path, i);// 将路径元素转换为QStringQString path_str = QString::fromUtf8(PyUnicode_AsUTF8(path_item));// 添加到QStringListpythonPathList.append(path_str);// 减少引用计数Py_DECREF(path_item);}// 输出所有搜索路径到QDebugforeach (const QString &path, pythonPathList) {qDebug() << path<< "\n";}}PyEval_ReleaseThread(PyThreadState_Get());pythonIsInited = true;qDebug("Python解释器初始化成功");return true;
}
void Invoke_Python_Init :: initPythonDirectoryPath(){QDir dir;// 构建新的路径QString Path = dir.currentPath().append("/").append(dir.currentPath().split("/").last().split("-")[1]);// 将QString赋值给pythonFilePathpythonDirectoryPath = Path;pythonDirectoryIsInit = true;
}

在认为合适的地方初始化 Invoke_Python_Init 类，初始化完成后便可重复调用 invokePython 函数，即重复调用 python 脚本。

未完待续

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