QT C++中调用python脚本时，import第三方库失败问题解决

QT C++中调用python脚本时，import第三方库失败问题解决

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前言

项目需要，计划通过C++的QT调用Python脚本，实现更快的算法实现，并集成在项目软件上。但是，在按照网上教程，配置好C++调用Python脚本的环境后，在调用（import）对应路径下的py文件时，基本没有问题。但是，一旦调用numpy、matplotlib时，则PyImport_ImportModule函数即会返回失败！ 因此，这里重点针对import第三方库，却PyImport_ImportModule失败的问题，进行解决。关于配置C++调用Python脚本的环境，参考上述链接即可，并不复杂。

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一、问题复现

首先，对具体问题进行更加细致的复现。在C++代码中，具体代码如下。

// 1. 设置Python的运行环境目录
    Py_SetPythonHome(L"D:/Software/anaconda3/envs/xxxx");


    // 2. 初始化python解释器
    Py_Initialize();

    // 2.1 检查初始化是否成功
    if (!Py_IsInitialized()) {
        qDebug() << "Python init fail";
        Py_Finalize();
    }

    // 3.1 执行Python脚本语句
    PyRun_SimpleString("print('I am Python!')");

    // 3.2 初始化python系统文件路径，保证可以访问到 .py文件
    PyRun_SimpleString("import sys");
    PyRun_SimpleString("sys.path.append('E:/Code/xxxx/')");

    // 3.3 将文件作为模块，import导入，不需写后缀
    PyObject* pModule = PyImport_ImportModule("MyTest");
    if (pModule == NULL) {
       qDebug() << "module not found";
       return;
    }

    // 3.4 调用函数
    PyObject* pFunc = PyObject_GetAttrString(pModule, "test");
    if (!pFunc || !PyCallable_Check(pFunc)) {
       qDebug() << "not found function test";
        return;
    }

在这里，MyTest.py文件内，代码如下。

import numpy as np
from matplotlib import pyplot as plt
import time
import math

def test():
    print("hello!")

此时，若将MyTest.py中import的四个模块语句注释，则程序没有任何问题，正常运行。但是，若不注释那四句，则 PyObject* pModule = PyImport_ImportModule(“MyTest”)会返回NULL。这时，便会给我们产生错觉：似乎该环境下，调用通过pip install安装的第三方库，便会失败，即需要进一步配置这些第三方库的环境。

二、调试过程

首先，便是按照上述思路，进行百度谷歌寻找答案，主要是配置python的库文件的环境变量等，这里不赘述，总之，这并不能解决问题！
后来，突然发现，在C++代码中，有这么一句：

PyRun_SimpleString("import sys");

调试发现，该句代码是成功运行的，所以，便推倒前述结论：该环境下，调用通过pip install安装的第三方库，便会失败。那么，也就是说，仅是上述的某些库，import失败了，而非所有第三方库！于是，分别对MyTest.py中的import部分代码轮流注释，如下：

import numpy as np
# from matplotlib import pyplot as plt
# import time
# import math

def test():
    print("hello!")

结果发现，当单独import time与math时，PyObject* pModule = PyImport_ImportModule(“MyTest”)返回并不为空，也就是说是导入成功的！因此，可以正确推出结论：PyImport_ImportModule在执行Import numpy与matplotlib时，会失败。 但是，为什么会失败呢？仅从上述代码中的返回结果，仍然无法看出错误原因。于是，修改C++代码，将下述两行代码，加入到PyRun_SimpleString(“import sys”)之后。

PyRun_SimpleString("import numpy");
PyRun_SimpleString("import matplotlib");

于是，背后真正的错误便迎面儿来了。当import numpy时，错误为：

and make sure that they are the versions you expect.
Please carefully study the documentation linked above for further help.

Original error was: DLL load failed while importing _multiarray_umath: 找不到指定的模块。

当import matplotlib时，错误为：

ImportError: cannot import name 'Image' from 'PIL' (unknown location)

三、问题解决

其实，当背后错误出现时，再解决问题就很好办了，对应去搜背后错误的解决方法即可。我相应参考numpy问题解决与matplotlib问题解决，两个问题便都迎刃而解了。这里总结一下。

1 numpy问题解决

重新安装numpy即可：

pip uninstall numpy
pip install numpy

2 matplotlib问题解决

pip uninstall pillow
pip install pillow

可以发现，都是通过重新安装库或者关键依赖库后，问题得以解决！至于具体原因是什么，还不是非常清楚，也由于时间问题，就不深入挖掘了，希望后续有大佬搞清楚以后，欢迎交流讨论！

四、参考资料

最后，感谢各位大佬提供的前人经验：
[1] alxe_made: Qtcreator中C++调用python方法
[2] HJ: 成功解决ImportError: cannot import name ‘image‘ from ‘PIL‘（unknown location）
[3] 衷科知眠: 成功解决ImportError: cannot import name ‘image‘ from ‘PIL‘（unknown location）