关于.NET调用原生Python

超、凢脫俗 2022-05-26 10:12 122阅读 0赞

会研究这个课题纯粹是因为尝试一下能否实现。其实关于.NET调用Python，已经有了IronPython，但是IronPython的更新缓慢，库安装也不如原生Python那么方便。（大佬可以无视我），如果能实现.NET调用Python，那么两者混合编程开发将会提高效率，在某些特殊的应用场景中。

其实混合编程方案众多，例如开发本地服务器，或者利用文件来进行交互。但是一来速度慢，二来不够安全。虽然很多会这样实现吧。我认为Python也提供了更加安全的方式。

原理大家都懂，Python是C开发的，所以通过C调用Python，然后在用托管C++开发CLR类库给C\#调用。这样，我们只需要对Python源码和CLI有一定的认识和了解就可以做到了。并不是什么难事，以下是我个人的开发过程

首先我们尝试使用C++来调用Python，网上教程很多。我新建了一个C++空项目。

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需要注意的是，我们调整平台为我们当前Python版本的平台，比如32位Python就用x86，然后我们设置工程的属性，添加Python库到我们的工程

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其中包含目录为Python安装文件夹下的include文件夹，库目录和引用目录都设置为Python安装文件夹下的libs文件夹。确定后就可以开始编写代码了。

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首先还是引用两个基本头文件和一个Python头文件，Python中所有的功能都会集中到Python.h当中。我们可以适当浏览一下Python.h中的内容

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尝试调用Python的方法是循序渐进的，我们先检测是否可以初始化Python解释器。关于Python.h中的函数，我不做一一赘述了。只做简单的注释，大家可以自己查阅。

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然后Python解释器提供了判断是否成功加载Python解释器的方法。Py\_IsInitialized()，有个很有意思的点就是Python解释器只能初始化一个，（这也是为什么我们需要virtualenv构建虚拟环境来开发Python工程）与之相对的，大家很喜欢把它和Lua作比较，因为Lua的解释器可以初始化多个，每个解释器都可以执行不同的任务，相当于多进程，但是进程间也可以通信。

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如期获得以上的结果，然后我们尝试执行简单的代码。

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添加了两行代码，代码主要是用于打开一次百度网页。执行后的结果也是如期打开百度网页，这里就不展示了。

接下来，我们在尝试用C++调用Python脚本中的一个简单的函数，函数用于输出一个helloworld，我们在目标exe同文件夹下放置一个python脚本。

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编写相对应的函数如下

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随后，我们再开始编写C++代码如下

#include <iostream>
    #include <stdio.h>
    #include <Python.h>			//引用Python头文件,quote Python.h
    
    
    
    int main(int* argc, char argv[]) {
    	//入口点,entry point
    
    	Py_Initialize();			//加载Python解释器到内存中,Load Python virtual mechine to memory
    	if (Py_IsInitialized()) {
    		std::cout << "成功加载Python解释器" << std::endl;
    
    		PyObject* PyMod = PyImport_ImportModule("hello");
    		//导入hello模块，类似于python中的import
    		//import hello module,just like 'import module' in Python code
    		if (PyMod) {
    			//检测是否成功的导入了模块,check if PyMod is valid
    
    			PyObject* PyFunc = PyObject_GetAttrString(PyMod, "hello");
    
    			//从PyMod中获得hello函数,这是一个Python中的深度魔法
    			//Obtain hello function from PyMod,and this is a deep magic in Python
    
    			if (PyFunc) {
    				//检测是否成功的引入了函数,check if PyFunc is valid
    
    				PyObject_CallObject(PyFunc, NULL);
    
    				//执行函数,call function
    			}
    			else {
    				std::cout << "没有成功的引入Python函数" << std::endl;
    			}
    		}
    		else {
    			std::cout << "没有成功的引入Python模块" << std::endl;
    		}
    
    		
    	}
    	else {
    		std::cout << "未成功加载Python解释器" << std::endl;
    	}
    
    	Py_Finalize();				//从内存中卸载Python解释器,Unload Python virtual mechine from memory
    	getchar();
    	return 1;
    }

最后执行函数没有任何问题，

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理解了这些以后，我们可以把我们写的C++代码再封装成CLR类库

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以上是我封装的基本的函数，其中DNetPython中主要是Python原生的函数，没有做任何改动，MCPython中是由于CLI的诸多问题而没有办法实现的Python调用，被我稍微调整了一下，以适应.NET的调用。

这个源代码和已经可以在csdn下载了，我放个链接

https://download.csdn.net/download/f529324416/10382724

接下来我们就尝试用C\#来调用一下，先新建一个控制台引用程序，然后引入我们刚才编译好的托管dll

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using System;
    using System.Collections.Generic;
    using System.Linq;
    using System.Text;
    using System.Threading.Tasks;
    
    namespace ConsoleApp1
    {
        class Program
        {
            static void Main(string[] args)
            {
                DNetPython.NetPython.DNet_Py_Initialize();  //load python virtual mechine
                IntPtr PyMod =  DNetPython.NetPython.DNet_PyImport_ImportModule("hello");
                IntPtr PyFunc = DNetPython.NetPython.DNet_PyObject_GetAttrString(PyMod, "hello");
                DNetPython.NetPython.DNet_PyObject_CallObject(PyFunc, new IntPtr(0));
    
                DNetPython.NetPython.DNet_Py_Finalize();    //unload python virtual mechine
                Console.ReadLine();
            }
        }
    }

执行的结果也是正确的，但是要注意几点，这个ImportModule 这个函数导入的模块必须是在同文件夹下的py脚本，而且Net的运行平台必须是x64或者x86，不能是AnyCPU，（这也暗示着我们调用的其实也不算是原生Python，而是原生Python的Windows版本，如果需要真正的，可以添加到Mono中的Python脚本，我们需要在Linux平台编译合适的版本）

好了，如果有任何问题，欢迎加我qq529324416，或者加入我的群493486382讨论。

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