编译使用Python.h的C++项目时的问题 -> 未定义引用

Question

我在Windows上用g++编译我的C++项目时遇到了问题。

这是我的代码：

#include <python.h>

int main(int argc, char **argv)
{
    Py_Initialize();
    PyRun_SimpleString("print('Hello World!')");
    Py_Finalize();
    
    return 0;
}

我使用的命令是：

g++ -I C:\Python310\include main.cpp -o output -L C:\Python310\libs -lpython310

但是它总是给我这个关于未定义引用的错误：

AppData\Local\Temp\ccQdtubj.o:main.cpp:(.text+0x1f): undefined reference to `_imp__Py_DecodeLocale'
AppData\Local\Temp\ccQdtubj.o:main.cpp:(.text+0x6c): undefined reference to `_imp__Py_SetProgramName'
AppData\Local\Temp\ccQdtubj.o:main.cpp:(.text+0x73): undefined reference to `_imp__Py_Initialize'
AppData\Local\Temp\ccQdtubj.o:main.cpp:(.text+0x8d): undefined reference to `_imp__PyRun_SimpleStringFlags'
AppData\Local\Temp\ccQdtubj.o:main.cpp:(.text+0x94): undefined reference to `_imp__Py_FinalizeEx'
AppData\Local\Temp\ccQdtubj.o:main.cpp:(.text+0xb5): undefined reference to `_imp__PyMem_RawFree'
collect2.exe: error: ld returned 1 exit status

Answer 1

Could not find platform dependent libraries <exec_prefix>

你正在尝试将一个用Windows的 g++ 编译的程序 (x86_64-w64-mingw32-g++.exe) 和一个用微软的MSVC构建的导入库 C:/Python310/libs/python310.lib 连接起来。这样做是行不通的，因为 x86_64-w64-mingw32 的库和MSVC的库不兼容。你需要获取 x86_64-w64-mingw32 的Python库，适用于MSYS2，并使用它的头文件和库进行构建。

建议你安装并使用 MSYS2 作为你在Windows上的 gcc/g++ 开发环境。

在这个环境下，编译和链接的命令行（使用Windows文件系统）应该像这样：

# Link with explicitly versioned import library 
g++ -I C:\msys64\mingw64\include -I C:\msys64\mingw64\include\python3.11 main.cpp \
    -o output -L C:\msys64\mingw64\lib -lpython3.11

或者：

# Link with unversioned import library 
g++ -I C:\msys64\mingw64\include -I C:\msys64\mingw64\include\python3.11 main.cpp \
    -o output -L C:\msys64\mingw64\lib -lpython3
    

在msys64环境中，导入库的命名方式和Windows不同，不叫 name.lib，而是叫 libname.dll.a，例如 C:\msys64\mingw64\lib\libpython3.dll.a 是 C:\msys64\mingw64\bin\libpython3.dll 的导入库。

后续

@MatyVymlátil 评论说：

我用了你给我的第二个命令，没报关于Python库的错误，但报了关于 'PyRun_SimpleStringFlags' 的未定义引用，我不知道为什么。

结果发现 PyRun_SimpleStringFlags 在 libpython3.dll.a 中是未定义的，但在 libpython3.11.dll.a 中是定义的。假设（看起来是对的）你已经把 PATH 扩展为 C:\msys64\mingw64\bin;C:\msys64\mingw64\x86_64-w64-min\bin，你可以在Powershell中这样检查：

> nm C:\msys64\mingw64\lib\libpython3.dll.a | findstr PyRun_SimpleStringFlags; echo Done
Done

与之对比：

> nm C:\msys64\mingw64\lib\libpython3.11.dll.a | findstr PyRun_SimpleStringFlags; echo Done
0000000000000000 I __imp_PyRun_SimpleStringFlags
0000000000000000 T PyRun_SimpleStringFlags
Done

或者在MSYS2的命令行（相当于Linux的bash）中这样：

$ nm /c/msys64/mingw64/lib/libpython3.dll.a | grep PyRun_SimpleStringFlags; echo Done
Done

$ nm /c/msys64/mingw64/lib/libpython3.11.dll.a | grep PyRun_SimpleStringFlags; echo Done
0000000000000000 I __imp_PyRun_SimpleStringFlags
0000000000000000 T PyRun_SimpleStringFlags
Done

查看 nm手册

这意味着你必须使用第一个命令才能成功链接。在Powershell中：

> g++ -I C:\msys64\mingw64\include -I C:\msys64\mingw64\include\python3.11 main.cpp -o output -L C:\msys64\mingw64\lib -l python3.11
> .\output.exe
Could not find platform dependent libraries <exec_prefix>
Hello World!

或者在MSYS2命令行中：

$  g++ -I /c/msys64/mingw64/include -I /c/msys64/mingw64/include/python3.11 main.cpp -o output -L /c/msys64/mingw64/lib -l python3.11
$ ./output.exe
Could not find platform dependent libraries <exec_prefix>
Hello World!

如果你没有在启动 output.exe 的环境中正确设置环境变量 PYTHONHOME 和 PYTHONPATH，就会出现这个警告。

你可以设置这些变量，让警告消失。在Powershell中：

> $env:pythonhome = "C:\msys64\\mingw64\lib\"
> $env:pythonpath = "C:\msys64\mingw64\lib\python3.11"
> .\output.exe
Hello World!

或者在MSYS2命令行中：

$ export PYTHONHOME=/c/msys64/mingw64/lib
$ export PYTHONPATH=/c/msys64/mingw64/lib/python3.11
$ ./output.exe
Hello World!

当然，你也可以在Windows的用户配置或系统配置中永久设置这些变量。

你还可以在程序内部设置这些环境变量，然后再调用 Py_Initialize，但这样做会显得过于死板。