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如何解决 SWIG 在 Windows 上使用 MinGW-w64 绑定 C++ 和 Python 时出现的“DLL 加载失败”问题

简介

SWIG 是一种强大的工具，可以将 C++ 代码绑定到多种编程语言，包括 Python。然而，在 Windows 系统上使用 MinGW-w64 时，可能会遇到“DLL 加载失败”的错误。本文将深入探讨此问题，并提供详细的步骤来解决它。

问题

当你尝试在 Windows 上使用 MinGW-w64 将 C++ 代码绑定到 Python 时，可能会遇到以下错误：

“DLL 加载失败：指定的模块找不到”

这通常表明 Python 无法找到生成的 DLL 文件（.pyd），或者该文件存在依赖项问题。

解决步骤

1. 安装和配置

确保已正确安装 MinGW-w64、Python 和 SWIG。将 MinGW-w64 的 bin 目录添加到系统 PATH 变量中，并使用 -c++ 标志配置 g++。

2. 检查生成的文件

验证 SWIG 生成了 factorial_wrap.cxx 和 factorial.py 文件。确保 factorial_wrap.cxx 中包含 extern "C" 声明。

3. 构建过程

使用 -c 和 -c -fpic 标志分别构建 factorial.cpp 和 factorial_wrap.cxx 文件。然后链接对象文件，使用 -shared、-lpython38 和正确的 Python 库路径。

4. DLL 加载路径

确保 Python 可以找到生成的 DLL 文件（_factorial.pyd）。将其复制到 Python 路径下的 site-packages 目录中。

5. 其他注意事项

• 使用 Dependency Walker 检查 DLL 是否存在依赖项问题。
• 尝试使用不同的 Python 版本进行测试。
• 在不同的目录结构中构建和导入代码，以排除路径问题。

示例代码

为了说明解决步骤，以下是一个示例代码：

factorial.cpp：

long fact(long num) {
  if (num <= 1) return 1;
  return num * fact(num - 1);
}

factorial.i：

%module factorial
%{
extern "C" long fact(long num);
%}

extern "C" long fact(long num);

构建命令：

swig -python -c++ factorial.i
g++ -c -fpic factorial_wrap.cxx -IC:\Python38\include
g++ -shared -o _factorial.pyd factorial.o factorial_wrap.o -LC:\Python38\libs -lpython38

导入 Python：

import factorial
result = factorial.fact(5)
print(result)

结论

按照本文中概述的步骤，你可以有效地解决 SWIG 在 Windows 上使用 MinGW-w64 绑定 C++ 和 Python 时出现的“DLL 加载失败”问题。这些步骤包括安装和配置、检查生成的文件、构建过程、DLL 加载路径以及其他注意事项。通过遵循这些说明，你可以克服此问题并成功将 C++ 代码绑定到 Python 中。

常见问题解答

• 为什么会出现“DLL 加载失败”错误？
  • 通常是因为 Python 找不到生成的 DLL 文件或存在依赖项问题。
• 如何配置 g++？
  • 使用 -c++ 标志，而不是 -c++11 或 -c++14。
• 如何链接对象文件？
  • 使用 -shared、-lpython38 和正确的 Python 库路径。
• 如何解决依赖项问题？
  • 使用 Dependency Walker 检查 DLL 并解决任何依赖项问题。
• 如何导入 Python 中的绑定代码？
  • 使用 import 语句导入生成的 .py 文件。