在 Rust 中嵌入 Python 来调用外部 Python 库

我正在尝试学习如何将 Python 嵌入到 Rust 应用程序中。出于学习目的，我想创建一个运行永远循环的 Rust 脚本/应用程序。该循环会休眠设定的时间间隔，醒来后，它使用 Python requests 库从互联网时间服务器获取当前时间。虽然这不是一个实际应用程序，但我的目标是了解如何从 Rust 调用外部 Python 库。

我的最终目标是看看是否可以将 Python BACnet 堆栈集成到 Rust 应用程序中。

我的设置

• main.rs

use pyo3::prelude::*;
use pyo3::types::IntoPyDict;
use std::thread;
use std::time::Duration;

fn main() -> PyResult<()> {
    // Safely acquire the GIL and run the Python code
    Python::with_gil(|py| {
        // Print the version of Python being used
        py.run("import sys; print('Python version:', sys.version)", None, None)?;

        // Import the requests library in Python
        let requests = py.import("requests")?;

        loop {
            // Sleep for 10 seconds
            thread::sleep(Duration::from_secs(10));

            // Execute the Python code to get the current time from a time server
            let locals = [("requests", requests)].into_py_dict(py);
            let time_response: String = py.eval(
                r#"
                import requests
                response = requests.get('http://worldtimeapi.org/api/timezone/Etc/UTC')
                response.json()['datetime']
                "#,
                None,
                Some(locals)
            )?.extract()?;

            // Print the time received from the server
            println!("Current UTC Time: {}", time_response);
        }

        Ok(())
    })
}

• Cargo.toml

[package]
name = "rust_python_time_fetcher"
version = "0.1.0"
edition = "2021"

[dependencies]
pyo3 = { version = "0.21.2", features = ["extension-module"] }

[build-dependencies]
pyo3-build-config = "0.21.2"

• build_with_python.sh

#!/bin/bash

# Activate the virtual environment
source env/bin/activate

# Get the path to the Python interpreter
PYTHON=$(which python3)

# Get the Python version
PYTHON_VERSION=$($PYTHON -c "import sys; print(f'{sys.version_info.major}.{sys.version_info.minor}')")

# Set the path to the Python interpreter
export PYO3_PYTHON="$PYTHON"

# Set the paths for Python libraries and include files
export LD_LIBRARY_PATH="$($PYTHON -c "import sysconfig; print(sysconfig.get_config_var('LIBDIR'))"):$LD_LIBRARY_PATH"
export LIBRARY_PATH="$($PYTHON -c "import sysconfig; print(sysconfig.get_config_var('LIBDIR'))"):$LIBRARY_PATH"
export PYTHONPATH="$($PYTHON -c "import site; print(site.getsitepackages()[0])"):$PYTHONPATH"

# Include and lib directories might vary based on how Python was installed or the distro specifics
export CFLAGS="$($PYTHON -c "import sysconfig; print('-I' + sysconfig.get_paths()['include'])")"
export LDFLAGS="$($PYTHON -c "import sysconfig; print('-L' + sysconfig.get_config_var('LIBDIR'))")"

# Now try running Cargo build again
cargo build

# Print Python version and path
$PYTHON --version
which $PYTHON

# Print Python includes and libs
$PYTHON-config --includes
$PYTHON-config --libs

问题

当我尝试使用 Cargo build 构建项目时，遇到以下错误：

> cargo build
   Compiling pyo3-build-config v0.21.2
error: failed to run custom build command for `pyo3-build-config v0.21.2`                                                     

Caused by:
  process didn't exit successfully: `C:\Users\bbartling\Desktop\rust_python_time\target\debug\build\pyo3-build-config-6b34c9835096c15d\build-script-build` (exit code: 1)
  --- stdout
  cargo:rerun-if-env-changed=PYO3_CONFIG_FILE
  cargo:rerun-if-env-changed=PYO3_NO_PYTHON
  cargo:rerun-if-env-changed=PYO3_ENVIRONMENT_SIGNATURE
  cargo:rerun-if-env-changed=PYO3_PYTHON
  cargo:rerun-if-env-changed=VIRTUAL_ENV
  cargo:rerun-if-env-changed=CONDA_PREFIX
  cargo:rerun-if-env-changed=PATH

  --- stderr
  error: no Python 3.x interpreter found

我遇到了什么尝试过

我创建了一个 build_with_python.sh 在rasp pi上运行的脚本来正确设置环境，包括激活虚拟环境并设置Python库和包含文件的必要路径。但是，我仍然面临同样的错误。

问题

• 如何正确配置我的 Rust 项目以识别和使用虚拟环境中的 Python 解释器和库？
• 我需要执行任何其他步骤吗如何确保 pyo3 crate 可以找到并使用 Python 解释器？

在 Cargo 构建过程中遇到的错误“error: no Python 3.x interpreter found”表示 pyo3-build-config crate 无法找到的 Python 解释器。即使在 build_with_python.sh 脚本中设置了虚拟环境，这种情况也会发生，因为它没有以 pyo3-build-config 使用的方式传递环境。

可以通过几种方法来解决此问题：

1. 使用 PYO3_PYTHON 环境变量

这是推荐的方法。可以在运行 Cargo 命令之前设置 PYO3_PYTHON 环境变量来指定要使用的 Python 解释器。

export PYO3_PYTHON="/path/to/your/virtualenv/bin/python" 
cargo build

确保将 /path/to/your/virtualenv/bin/python 替换为的虚拟环境中 Python 解释器的实际路径。

2. 在 pyo3/build.rs 文件中设置解释器

如果的项目需要更精细地控制 Python 解释器的选择，可以在项目根目录中创建一个 pyo3/build.rs 文件。在这个文件中，可以使用 pyo3_build_config crate 提供的函数来设置解释器。

use pyo3_build_config::InterpreterConfig;

fn main() {
    let mut cfg = InterpreterConfig::new();
    cfg.interpreter_path("/path/to/your/virtualenv/bin/python")
        .unwrap();
    cfg.write_pyo3_config("pyo3").unwrap();
}

同样，将 /path/to/your/virtualenv/bin/python 替换为的 Python 解释器的实际路径。

关于 build_with_python.sh 脚本

不需要使用单独的脚本设置环境变量。可以直接在运行 Cargo 命令之前设置它们，或者将它们添加到的 .bashrc 或 .zshrc 文件中以永久设置它们。

其他建议

• 确保的虚拟环境已激活，并且可以从终端运行 python 命令来启动正确的解释器。
• 可以使用 which python 命令检查当前使用的 Python 解释器的路径。
• 可以查看 pyo3 crate 的文档以获取有关配置和使用的更多信息：https://pyo3.rs/v0.21.2/building_and_distribution.html

通过这些方法之一设置 Python 解释器后，的 Cargo 构建应该可以成功找到并链接到想要的 Python 解释器和库。