C++ から Python 実行について

Question

c++から Pythonの関数を実行したいのです
(できれば Pythonをインストールしていない環境でも実行できるように)

とりあえず、Web検索で見つけた
Python.h をインクルードし、PyObject_CallObject（）関数を使用した
プログラムをコンパイルしました
しかし、実行すると

Fatal Python error: Py_Initialize: unable to load the file system codec
Import Error: No module named 'encodings'

のエラーが出ました
そこで Pythonのlibフォルダ内のファイルを EXEファイルのあるフォルダーにコピーし、
実行可能となりましたが もっと スマートな 解決方法は ありませんでしょうか？

また 上記方法は Pythonが ない環境で 動作させることは 可能でしょうか？

追記：
環境
python 3.5.3 (Version)
Windows 7 64bit

試したコード

#include<stdio.h>
#include<Python.h>
#include<string>
#include<iostream>


int main(){
    PyObject *pName,*pModule, *pTmp, *pFunc;
    PyObject *pArgs, *pValue;
    double res_data;
    double a = 10.5;

    //最初に必ず入れる
    Py_Initialize();
    
    //カレントディレクトリを探す範囲にいれる-------------------------
    PyObject *sys = PyImport_ImportModule("sys");
    PyObject *path = PyObject_GetAttrString(sys, "path");
    PyList_Append(path,PyUnicode_DecodeFSDefault("."));
    //---------------------------------------------------------------

    //探すファイルをしてい-------------------------------------------
    pName = PyUnicode_DecodeFSDefault("py_test2");
    pModule = PyImport_Import(pName);
    Py_DECREF(pName);
    //---------------------------------------------------------------

    //タプルの作成    -----------------------------------------------
    pArgs = PyTuple_New(1);//タプルを新しく作成する
    pValue = PyFloat_FromDouble(a);//pValueにaの数値を設定
    PyTuple_SetItem(pArgs,0,pValue);//タプルの0の位置にpValueを設定
    //---------------------------------------------------------------

    if(pModule != NULL){

    //pFuncに今回呼び出す関数を設定する(今回はfunc)
    pFunc = PyObject_GetAttrString(pModule, "func");
    
    //pFuncを引数を与える(pArgsはタプルでなければならない)
    pTmp = PyObject_CallObject(pFunc, pArgs);
    
    //関数を実行　d:double型を受け取る
    PyArg_Parse(pTmp, "d", &res_data);
    printf("%f\n",res_data);
    }
    //最後に必ず入れる
    Py_Finalize();

    return 0;
}

#py_test2.py

import random
def func(data):
    print("hogehoge")
    a = data
    print(a)
    list_data = [14,2,3.5,28]
    list_data.append(a)
    b = random.choice(list_data)
    return b

Comments

[raccy]

Pythonのバージョンはいくつでしょうか？また、Pythonを実行するコードはどのようになっていますでしょうか？

Answer 1

C/C++からPythonを実行する場合、少なくともPython本体のDLLが必要になります。Windows版Python3.6であれば、Python36.dllがそれにあたります。しかし、このDLLにはPythonのビルドインオブジェクトや関数しかありません。Libにあるようなimportして使う各ライブラリは使えないということです。しかし、もっと深刻なことがあります。それは、Py_Initialize()が内部でencodingsライブラリを使っていると言うことです(ライブラリのロード等でファイルシステムの名前をエンコードするために使っていると推測されます)。そのため、DLLだけでは、つまりライブラリのファイルがなければ、Py_Initialize()すら出来ないというのがこの現象です。

この現象を解消するにはDLLだけではなく標準ライブラリもセットにして、exeと同じファイルに置く必要があります。しかし何を置いて良いのかよくわからないとお思いでしょう。そんなときのためにライブラリがセットになって組込に使える一式が用意されています。

Python Releases for Windows | Python.org

通常の"Windows x86|x86-64 web-based|executable installer"というファイルの他に"windows x86|x86-64 embeddable zip file"というのがあるのがわかると思います。このファイルをダウンロードして、展開したファイルの中身全てをexeと同じ場所に置きます。はい、これで完了です。x86(32bit)版とx86-64(64bit)版の二つが用意されていることに注意してください。これはexeのアーキテクチャに合わせる必要があります。

これは組み込み用のファイル一式です。Python本体である"Python3x.dll"の他、標準ライブラリがセットになっています。コンパイルが必要なものはコンパイル済みであり、コンパイルが不要なPythonで出来たファイルは"python3x.zip"の中にまとめて入っています。"python3x._pth"にはどこからライブラリを探すのかという情報がのっており、そこには"python3x.zip"と"."(カレントディレクトリ)が記載されています。"python3x.zip"のなかには"encodings"のライブラリが入っていますので、エラーは回避できるようになるでしょう。

参考: 3.6 Python 埋め込みのための配布 — Python 3.6.5 ドキュメント

配布物のサイズをコンパクトにしたいというのであれば、コンパイル済みライブラリ(pydファイル)や"python3x.zip"を展開して不要な物を削っていくしかありません。しかし、依存関係やPython内部のソースを確認しながらの作業となりますので、苦労の割にはあまり効果がないとかも知れません。(そもそも一番大きいPython3x.dllは本体なので削除は出来ませんし)

Comments

[Reach]

大変ありがとうございます

embedded zip file および Python3x.dll は (他の人に) 配布することは 可能なのでしょうか？

[raccy]

無償・有償や商用利用の有無にかかわらず、自由に自分の作品に組み込んで配布することが出来ます。詳しくは下記を参考にしてください。
https://docs.python.jp/3/faq/general.html#are-there-copyright-restrictions-on-the-use-of-python

[Reach]

有益な情報 ありがとうございました

Answer 2

一般的には、無理と、思ったのですが、

PyObject_CallObject（）

なんてのがあるのですねる。
調べてみたところ、Pythonの初期化などを最初におこなっていますね。
という事は、Pythonが無い環境で動かすのはやはり無理でしょう。

Pyhtonコードのコンパイルで調べると色々とありますが、大抵はバイトコンパイルなので、Python環境が必要。 Cコードにコンパイルする方法もあるようですが、そこまでして使う必要があるか? と言うのと、どんな場合でも可能か言うと、ちょっと疑問がありそうです。