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如何在C++中调用Python模型

2023-07-03 17:47:50 深夜i -- --

C++ Python 调用模型接口

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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