python调用C++，并在C++代码执行时，实时返回信息到pyqt的控件上显示

python作为一门高级语言，在各种开发中相较于C++占据了很多优势，然而计算效率上却大打折扣，这对于需要做科学计算的人来说真是一个两难的抉择，较好的解决方案是python与C/C++的混合编程。

我最近需要写一个程序，把一个科学计算过程图形化展现出来，想到的方案就是使用pyqt来实现GUI，再调用C++进行大量的计算。其中遇到一个棘手问题，就是当我在调用C++进行运算的时候，如何将计算循环中的一些信息展示到GUI上。经过长时间的尝试，终于拼凑出了一套可以用的方案。

该方案的流程略微复杂，但思路相当简单：先在python中将stdout重定向到pyqt控件显示，调用C++，在C++执行过程中，调用python的print函数。

为了实现该方案，你需要了解至少以下知识点：
1. python中stdout重定向
2. swig包装C++为python模块
3. C++中调用python

下面分块介绍下整个流程：

一.stdout重定向到pyqt控件

class mystream:

    def __init__(self,button):
        self.btn = button
        self.txt = ''
    def write(self,text):
        self.txt += text
        self.btn.setText(self.txt+'\n')

    def flush(self):
        self.txt = ''

新建一个类，里面有三个函数，这三个函数是重定向时必需的:
init（）是初始化函数，python中特有，self.btn是我们要传入的pyqt控件，self.txt就是我们用来操作的文本。
write（）是print（）函数实际调用的函数，即python中，当执行print（）函数时，实际是调用了stdout.write（）函数，并将print（）中的字符串传递给这里的text。然后再将text的内容传递给self.txt。这里请注意，必需先在_init_（）中定义一个self.txt，再在write（）中将text赋值给self.txt，然后操作self.txt实现输出，我也不知道为什么，试了很多种其他写法均无效。后面的三句话实现将self.txt的内容输出到控件上，根据不同的控件类型可以灵活更改，甚至可以添加更多操作。
flush（），print（）调用write（）之后，再调用flush（），目的是清空self.txt中的内容，当然其实也完全可以自定义其功能。

定义完这个类后，就可以重定向了，代码如下：

import sys
from PyQt5.QtWidgets import QTextBrowser
info = QTextBrowser(self)
sys.stdout = mystream(info)

这里首先定义info，它是QTextBrowser控件，然后将sys.stdout重定向到我们自己定义的类中。
此后，所有print（）函数都会把其中的字符串输出显示到info控件上。

二.swig包装C++为python模块

swig的使用较为复杂，网上有各种教程，不在此赘述。
这里谈一谈swig在这套方案中的重要性。
一开始，我是将C++编译成dll，然后在python中用ctype调用的。虽然可以调用成功，但是如果在dll中调用python，就会报错。我后面抱着试一试的心态学习使用了swig，没想到居然成功了。
另外，numpy为ctype和swig都写了传参的接口，可以直接将numpy中的array作为参数，传递到C++中，真的很强大！
至于其他混合编程的工具，比如boost，我就没用过了。

三.在C++中调用python

python为C/C++写了很多接口，这里只用到冰山一角。
首先需要在C++项目中设置好include和lib路径，然后就是直接调用了。

#include<Python.h>
char *s;
sprintf(s, "print('%d, x=%d, y=%d')", ID, indx, indy);
PyRun_SimpleString(s);

PyRun_SimpleString()函数会执行字符串s的内容，这里s是python中的语句。
比如，ID = 1；indx = 2； indy = 3；那么s = “print(‘1, 2, 3’)”，“”内的就是python的print（）语句了，将会在python中打印‘1, 2, 3’。
这里还要特别说明一下，一般C++调用python时，执行语句前要加Py_Initialize();进行初始化，执行语句后要加Py_Finalize();终止。然而在此方案中，两个都不需要。

总结：这套方案可以灵活地运用到python和C++的交互中，特别是write（）函数的自定义，一定可以实现很多意想不到的效果。