在Launchy的开发中，我使用了Python作为Qt程序的插件开发语言，最近有朋友问我Qt和Python结合使用的一些细节。结合我之前踩坑的经历，C++（Qt）和Python的混合编程可以从几个方面进行考虑。

基础概念

Python程序嵌入到C++程序中，需要把Python解释器（interpreter）嵌入到C++程序中，C++代码借助Pyhton解释器完成对Python代码的调用。

Python代码中调用C++代码以实现数据交互和运行速度提升，实际上是用C++写Python拓展（extension），Python通过调用拓展以实现对C++代码的调用。

实现方案的选择

C++和Python混合编程的解决方法有很多，需要根据需求和实际情况综合考虑来选择适合的方案。

我目前了解到的有：CPython，Boost Python，SWIG，pybind11，ctypes，cffi等等。这个在后面会结合我的使用情况进行详细阐述。

编译器的选择

在选择C++编译器时需要考虑Python的版本和Qt的版本。Python和Qt都有官方发布的二进制文件，最好选用与官方发版时相同的编译环境，这样可以省去自行编译的麻烦。

例如：在windows平台下，Qt5.11官方发布的二进制文件包括VS2015和VS2017版本，Python3.6官方发布的二进制文件是VS2015版本，所以我选用了VS2015作为开发编译环境。如果选用VS2017，为防止可能出现二进制兼容性问题，我可能就需要自行编译VS2017版本的Python3.6的二进制文件（python3.lib）。

另外，有的实现方案需要特定编译版本的支持，如pybind11就要求兼容C++11的编译器。

更新 : 我后面将launchy的开发环境换到VS2017了，幸运的是Python3.6的库文件仍能正常使用，这让我非常意外。不过我猜测可能原因是VS2017沿用了VS2015的cruntime。

Qt和Python的版本

32/64bit：在windows下，Qt和Python都有32位和64位版本的库文件，使用时要统一。

embeddable/installed：对于Python在windows平台而言，有官方推荐的embeddable版本，专门用于集成在其他程序中使用。在开发时可以使用installed版，在发版时将对应的模块替换为embeddable版的文件即可，installed版和embeddable版的数字版本号要相同。

debug/release：这个与开发调试有关，Python默认安装时只包含release版的库文件，如果整个C++程序编译为debug版就会报错，提示没有需要的python库（因为在链接阶段需要debug版的Python库）。所以如果需要编译debug版，就要额外下载debug版本的python库。而Qt默认包含了debug和release版本的库文件，不存在这个问题。

性能损耗

Python和C++交叉编程是有性能损耗的，如果这是一个对运行速度比较敏感的模块，尽量选择那些损耗较小的实现方案。

实现方案

下面是我尝试过的一些方案，以及这些方案给我的感受。

CPython

这是Python官方的标准方案，实际上后来的其他方案也大都是基于这个方案进行开发的。
优点：全方位精细化的控制，文档和教程比较详细，没有额外的依赖。
缺点：学习曲线陡峭，需要自行控制很多细节。

Boost.Python

这是Boost库的一部分，提供了C++与Python的交叉编程很好支持。
优点：对众多编译器都有很好的兼容，是一个比较成熟的方案。
缺点：Boost库太厚重了，Boost本身就很复杂。

SWIG

支持C/C++与多种编程语言进行交叉编程的解决方案。
优点：同时支持多种编程语言，如C#等等。
缺点：需要额外编写接口定义文件。

pybind11

大量使用C++11的新特性，代码风格与Boost.Python很相似。
优点：轻量级，只有头文件，无需引入其他二进制库文件依赖。
缺点：要求编译器支持C++11，相对于其他方案成熟度略低，很多功能要自己摸索。