如何构建静态链接版本的NumPy以适配静态Python解释器？

我使用了静态链接版本的Python（可打包为单一可执行文件），但无法加载NumPy这类Python扩展模块——即便已安装该库，运行时仍会提示找不到模块。相关代码示例如下：

#include <pybind11/embed.h>
namespace py = pybind11;
using namespace py::literals;

QString MAppContext::test()
{
    py::scoped_interpreter guard{};
    py::dict locals = py::dict("name"_a="World", "number"_a=42);
    py::exec(R"(
        import sys
        message = ""
        try:
            import numpy as np
            message = s.to_string()
        except ModuleNotFoundError as moduleErr:
            message = "[Error]: Failed to import (Module Not Found) {}.".format(moduleErr.args[0])
        except ImportError as impErr:
            message = "[Error]: Failed to import (Import Error) {}.".format(impErr.args[0])
        except Exception as e:
            message = 'An exception occurred: {}'.format(e)
    )", py::globals(), locals);

    auto message = locals["message"].cast<std::string>();
    return QString::fromStdString(message);
}

运行后返回错误：

Module not found.

请问如何为静态解释器构建静态链接版本的NumPy，或将其作为内置扩展加入静态库？

针对静态Python无法加载NumPy的问题，提供三种可行方案：

方案一：编译静态链接版NumPy并与项目链接 #

1. 准备静态Python环境
   确保你的Python是通过./configure --enable-shared=no编译的静态版本，获取对应的头文件和静态库（如libpython3.10.a）。

2. 编译静态NumPy

   • 克隆NumPy源码仓库，进入源码目录。
   • 创建或修改setup.cfg文件，添加静态编译配置：

     [build_ext]
     static=1
     

   • 执行编译命令（需指定静态Python解释器）：

     path/to/static/python setup.py build --static
     

   编译完成后会生成NumPy各模块的静态库（如numpy/core/_multiarray_umath.a）。

3. 链接到C++项目
   在CMake或Makefile中，将NumPy静态库、Python静态库，以及NumPy依赖的数学库（如-lm、-lopenblas）一起加入链接选项。同时需将NumPy的纯Python代码目录（numpy/）打包到可执行文件中，运行时通过sys.path.append()添加该目录路径。

方案二：将NumPy作为内置扩展编译进Python静态库 #

1. 修改Python编译配置
   找到Python源码目录下的Modules/Setup.local文件（无则创建），添加NumPy核心扩展的编译规则，示例：

   numpy/core/_multiarray_umath numpy/core/src/multiarray/*.c numpy/core/src/umath/*.c -I/path/to/numpy/include -lm -lopenblas
   

   替换路径为实际的NumPy源码头文件路径和依赖库。

2. 重新编译静态Python
   重新执行Python的静态编译流程，此时NumPy的核心扩展会被编译进libpythonX.a中。

3. 集成到项目
   项目链接修改后的Python静态库，同时将NumPy纯Python代码目录加入运行时的sys.path。

方案三：嵌入NumPy资源并动态加载（简化方案） #

若静态编译过于繁琐，可将NumPy的纯Python代码和编译好的扩展模块打包为zip文件，作为资源嵌入C++可执行文件。运行时解压到临时目录，再添加到sys.path：

import sys, tempfile, shutil, os
# 从嵌入的资源中提取numpy.zip到临时目录
with tempfile.TemporaryDirectory() as tmpdir:
    # 此处需替换为C++嵌入资源的提取逻辑
    shutil.unpack_archive("numpy.zip", tmpdir)
    sys.path.insert(0, tmpdir)
    import numpy as np

• 静态编译时需确保NumPy依赖的线性代数库（如OpenBLAS、MKL）也使用静态版本，避免动态依赖残留。
• 静态Python的默认sys.path不包含site-packages，需手动添加NumPy所在路径。
• 先单独验证静态Python能否导入静态NumPy，再集成到C++项目中排查问题。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Luca Faggion