如何在C++中调用Python模型
随着机器学习和人工智能的不断发展,Python 成为了最受欢迎的编程语言之一,而 C++ 则是一些高性能应用程序的首选语言之一。在某些情况下,需要在 C++ 中调用 Python 模型,从而使用 Python 强大的机器学习库(如 TensorFlow、PyTorch 等)实现更为复杂的机器学习任务。
在 C++ 中调用 Python 模型最常用的方法是使用 Python/C API。Python/C API 是一组 C 函数,用于创建、操作和销毁 Python 对象。接下来,我们将介绍在 C++ 中使用 Python/C API 调用 Python 模型的常见步骤:
1. 引入 Python/C API
在 C++ 应用程序中调用 Python 模型之前,需要在程序中引入 Python/C API。Python/C API 包含在 Python 安装包中,并提供了许多与 Python 解释器交互的函数和宏。通常需要使用下面的头文件:
#include <Python.h>
2. 初始化 Python 解释器
在调用 Python 模型之前,需要Initialized Python 解释器。Python/C API 提供了 Py_Initialize() 函数,它将初始化 Python 解释器并将其嵌入到 C++ 程序中。在完成使用 Python 模型后,需要使用 Py_Finalize() 函数停止 Python 解释器。
Py_Initialize();
atexit(Py_Finalize);
3. 加载 Python 模型
一旦完成 Python 解释器的初始化,就可以通过指定 Python 模块名称、Python 模型目录及模型名称从 Python 模型中加载数据。对于 TensorFlow 模型,可以使用 TensorFlow C 整合 API,通过 TensorFlow C++ 模型分析器加载模型。
//加载Python模块和名称
pName = PyUnicode_DecodeFSDefault(module_name);
pModule = PyImport_Import(pName);
//获取Python类
PyObject* pClass = PyObject_GetAttrString(pModule, class_name);
//获取Python类实例
PyObject* pInstance = PyObject_CallObject(pClass, NULL);
4. 调用 Python 模型
在完成 Python 模型的加载之后,就可以根据需要调用 Python 模型了。可以按照内容将 Python 模块传递给模型来调用它。对于 TensorFlow 模型,可以使用 TensorFlow C 整合 API 中的 TfLiteInterpreterInvoke() 函数。
//创建Python函数输入参数
PyObject * pArgs = PyTuple_New(args.size());
for (int i = 0; i < args.size(); i++)
{
PyTuple_SetItem(pArgs, i, PyFloat_FromDouble(args[i]));
}
//调用Python函数
PyObject* pReturn = PyObject_CallMethod(pInstance, function_name, "O", pArgs);
5. 处理 Python 模型的输出以供 C++ 使用
在完成调用 Python 模型之后,需要将 Python 返回的数据转换为 C++ 可以使用的数据类型。调用 PyArg_ParseTuple() 函数可以将 Python 元组转换为 C++ 变量。在 TensorFlow 模型中,可以使用 TensorFlow C 整合 API 中的 TfLiteInterpreterGetOutputTensor() 函数来访问模型输出。
//将Python函数返回结果转换为输出值
double output_value;
PyArg_ParseTuple(pReturn, "d", &output_value);
通过使用上述步骤,就可以在 C++ 中呼叫 Python 模型。但是,需要注意的是,Python/C API 中的某些函数和宏可能会因 Python 版本升级而发生更改。因此,在编写使用 Python/C API 的 C++ 代码时,应仔细检查 Python/C API 文档以保持最新。
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