如何在C++中调用经Cython编译为C的Python函数？

通常开发者会用C扩展Python，但我需要相反的场景：在C++项目中使用Python代码。

我已通过Cython将简单的.pyx文件转换为C文件，函数仅包含打印逻辑，代码如下：

# hello_cython.pyx
def func1():
    print("Hello Cython Function.")

if __name__ == "__main__":
    print("Hello World! Run cython.")

参考用的setup.py代码：

# setup.py
from setuptools import setup, Extension
from Cython.Build import cythonize

setup(
    name="AppHi",
    ext_modules=cythonize("hello_cython.pyx", show_all_warnings=True),  
)

执行python setup.py build_ext --inplace生成C文件后，我将其加入C项目，已修复缺失的头文件和库依赖，编译无报错，但C的main函数中无法调用原Python定义的func1：

// LearnPythonAPIIntegration.cpp : This file contains the 'main' function. Program execution begins and ends there.
//

#include <iostream>

int main()
{
    std::cout << "Hello World!\n";
    /// 想在这里调用func1()
}

不清楚是否操作有误，或是无法复用该代码只能用C++重写，请问如何解决？

1. 修改Cython代码暴露C可调用接口 #

默认Cython生成的函数仅作为Python模块内部接口，无法直接被C/C++调用，需要显式声明C兼容的接口。修改hello_cython.pyx：

# hello_cython.pyx
cdef public void func1_c():
    print("Hello Cython Function.")

def func1():
    func1_c()

if __name__ == "__main__":
    print("Hello World! Run cython.")

这里用cdef public声明一个C可见的函数func1_c，原Python函数func1可保留供Python调用，同时C/C++能直接调用func1_c。

2. 重新生成编译文件 #

执行原命令重新生成C文件和对应头文件：

python setup.py build_ext --inplace

生成的文件中会包含hello_cython.h，里面有func1_c的函数原型声明。

3. 在C++项目中调用函数 #

3.1 引入头文件 #

在C++代码中添加必要的头文件：

#include <iostream>
#include "Python.h"
#include "hello_cython.h"

3.2 初始化Python运行时并调用函数 #

由于Cython生成的代码依赖Python解释器，必须先初始化再调用函数：

int main()
{
    std::cout << "Hello World!\n";

    // 初始化Python解释器
    Py_Initialize();

    // 导入生成的模块（必须执行，否则函数无法正常工作）
    PyImport_ImportModule("hello_cython");

    // 调用Cython暴露的C函数
    func1_c();

    // 清理Python解释器
    Py_Finalize();

    return 0;
}

3.3 编译链接配置 #

确保C++项目的编译配置包含：

• Python头文件目录（如Linux下/usr/include/python3.x，Windows下Python安装目录的include文件夹）
• 链接Python库文件（如Linux下python3.x，Windows下python3x.lib）
• 链接Cython生成的目标文件或库文件（如hello_cython.o或hello_cython.lib）

替代方案：直接通过Python C API调用 #

如果不想修改Cython代码，也可以直接用Python C API在C++中调用Python模块的函数：

#include <iostream>
#include "Python.h"

int main()
{
    std::cout << "Hello World!\n";

    Py_Initialize();

    // 导入目标模块
    PyObject* module = PyImport_ImportModule("hello_cython");
    if (!module) {
        PyErr_Print();
        return 1;
    }

    // 获取函数对象
    PyObject* func = PyObject_GetAttrString(module, "func1");
    if (!func || !PyCallable_Check(func)) {
        PyErr_Print();
        Py_DECREF(module);
        return 1;
    }

    // 调用无参函数
    PyObject* result = PyObject_CallObject(func, nullptr);
    if (!result) {
        PyErr_Print();
    }

    // 释放Python对象引用
    Py_XDECREF(result);
    Py_DECREF(func);
    Py_DECREF(module);

    Py_Finalize();

    return 0;
}

这种方式无需修改Cython代码，但需要手动管理Python对象的引用计数。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Grzegorz Krug