Python/C++:可以导入犰狳(arma::)但不能导入子程序arma::arma_rng::randn

Question

>问题

在使用犰狳的 Python 扩展中创建C++时，我收到错误：

A( 在 Mac OS Mojave 10.14.4， Python 3.7.5 中：

Traceback (most recent call last):
File "./py_program.py", line 5, in <module>
import cmodule
ImportError: dlopen(/Users/angel/.pyenv/versions/3.7.5/lib/python3.7/site-packages/cmodule.cpython-37m-darwin.so, 2): Symbol not found: __ZTWN4arma23arma_rng_cxx11_instanceE
Referenced from: /Users/angel/.pyenv/versions/3.7.5/lib/python3.7/site-packages/cmodule.cpython-37m-darwin.so
Expected in: flat namespace in /Users/angel/.pyenv/versions/3.7.5/lib/python3.7/site-packages/cmodule.cpython-37m-darwin.so

B( 在 Ubuntu 20 中，Python 3.8.2：

Traceback (most recent call last):
File "./py_program.py", line 5, in <module>
import cmodule
ImportError: /usr/local/lib/python3.8/dist-packages/cmodule.cpython-38-x86_64-linux-gnu.so: undefined symbol: _ZN4arma23arma_rng_cxx11_instanceE

两者都由于使用了arma::arma_rng::randn<double>()，见下文。

我该如何解决它？

详

我想py_program.py导入cmodule.cpp中定义的C++模块(扩展(。 按照文档 https://docs.python.org/3/extending/extending.html，我有文件py_program.py、setup.py和cmodule.cpp。 其内容是：

1. py_program.py

#!/usr/bin/env python3
"""Import and use cmodule."""
import cmodule
cmodule.printvol(3.)

2. setup.py

"""To install the module defined in cmodule.cpp."""
from distutils.core import setup, Extension
setup(name='cmodule', version='1.0',  
ext_modules=[
Extension(
'cmodule', ['cmodule.cpp'],
extra_compile_args=['-std=c++11'],
language='c++')],
)

3. cmodule.cpp

/* Module to be used in Python.
All Python stuff follows Sec. 1.8 of 
https://docs.python.org/3/extending/extending.html */
#define PY_SSIZE_T_CLEAN
#include <Python.h>
#include <armadillo>

double f()
// Fails at using Armadillo.
// The module works if I delete this function.
{
double rn_y = arma::arma_rng::randn<double>();
return rn_y;
}

arma::cx_double g()
// Succeeds at using Armadillo.
{
arma::cx_double value(0., 1.);
return value;
}

static PyObject *
cmodule_printvol(PyObject *self, PyObject *args)
// A method of the module.
{
double voltage;
if (!PyArg_ParseTuple(args, "d", &voltage))
return NULL;
printf("voltage is %f.n", voltage);
Py_RETURN_NONE;
}

static PyMethodDef cmodule_methods[] = {
// Declare the modules methods.
{"printvol", cmodule_printvol, METH_VARARGS, "Print voltage."},
{NULL, NULL, 0, NULL}   /* sentinel */
};

static struct PyModuleDef cmodule = {
// Create the module.
PyModuleDef_HEAD_INIT,
"diff",
NULL,
-1,
cmodule_methods
};
PyMODINIT_FUNC
PyInit_cmodule(void)
// Initialize the module.
{
return PyModule_Create(&cmodule);
}

我按如下方式运行它们：

python setup.py install
python py_program.py

在 Ubuntu 中，python3 setup.py install的输出是：

running install
running build
running build_ext
building 'cmodule' extension
creating build
creating build/temp.linux-x86_64-3.8
x86_64-linux-gnu-gcc -pthread -Wno-unused-result -Wsign-compare -DNDEBUG -g -fwrapv -O2 -Wall -g -fstack-protector-strong -Wformat -Werror=format-security -g -fwrapv -O2 -g -fstack-protector-strong -Wformat -Werror=format-security -Wdate-time -D_FORTIFY_SOURCE=2 -fPIC -I/usr/include/python3.8 -c cmodule.cpp -o build/temp.linux-x86_64-3.8/cmodule.o -std=c++11
creating build/lib.linux-x86_64-3.8
x86_64-linux-gnu-g++ -pthread -shared -Wl,-O1 -Wl,-Bsymbolic-functions -Wl,-Bsymbolic-functions -Wl,-z,relro -g -fwrapv -O2 -Wl,-Bsymbolic-functions -Wl,-z,relro -g -fwrapv -O2 -g -fstack-protector-strong -Wformat -Werror=format-security -Wdate-time -D_FORTIFY_SOURCE=2 build/temp.linux-x86_64-3.8/cmodule.o -o build/lib.linux-x86_64-3.8/cmodule.cpython-38-x86_64-linux-gnu.so
running install_lib
copying build/lib.linux-x86_64-3.8/cmodule.cpython-38-x86_64-linux-gnu.so -> /usr/local/lib/python3.8/dist-packages
running install_egg_info
Removing /usr/local/lib/python3.8/dist-packages/cmodule-1.0.egg-info
Writing /usr/local/lib/python3.8/dist-packages/cmodule-1.0.egg-info

导致问题的原因是

double rn_y = arma::arma_rng::randn<double>();

实际上，如果我删除函数f()，则不会出错。 请注意，犰狳已成功加载，因为g()使用它没有问题。 发生了什么事情？

Answer 1

在setup.py中，libraries=['armadillo']Extension()的参数解决了这个问题：

"""To install the module defined in cmodule.cpp."""
from distutils.core import setup, Extension
setup(name='cmodule', version='1.0',  
ext_modules=[
Extension(
'cmodule', ['cmodule.cpp'],
extra_compile_args=['-std=c++11'],
libraries=['armadillo'], // this solves the problem
language='c++')],
)

神秘的是，没有它，arma::可以正确使用。但不是像arma::arma_rng这样的"子模块"。

此解决方案是通用的：其他库也会发生相同的问题。实际上，我用GNU科学库(libraries=['gsl'](复制了相同的内容(并使其工作(。