fatal error: Python.h: No such file or directory

技术背景

在进行Python相关的开发时，尤其是在编写C或C++代码调用Python API，或者使用pip安装一些需要编译的Python包时，可能会遇到fatal error: Python.h: No such file or directory错误。这通常是因为系统中缺少Python开发所需的头文件和静态库。

实现步骤

1. 安装Python开发包

不同的操作系统和包管理工具有不同的安装命令：

• apt（Ubuntu, Debian…）

  sudo apt-get install python-dev   # for python2.x installs
  sudo apt-get install python3-dev  # for python3.x installs

• yum（CentOS, RHEL…）

  sudo yum install python-devel    # for python2.x installs
  sudo yum install python3-devel   # for python3.x installs

• dnf（Fedora…）

  sudo dnf install python2-devel  # for python2.x installs
  sudo dnf install python3-devel  # for python3.x installs

• zypper（openSUSE…）

  sudo zypper in python-devel   # for python2.x installs
  sudo zypper in python3-devel  # for python3.x installs

• apk（Alpine…）

  sudo apk add python2-dev  # for python2.x installs
  sudo apk add python3-dev  # for python3.x installs

• apt-cyg（Cygwin…）

  apt-cyg install python-devel   # for python2.x installs
  apt-cyg install python3-devel  # for python3.x installs

2. 指定Python版本的开发包

如果使用特定版本的Python，可能需要安装对应版本的开发包。例如，使用Python 3.11：

sudo apt-get install python3.11-dev  # Ubuntu
sudo yum install python3.11-devel    # CentOS

3. 解决编译时的路径问题

在编译时，需要确保编译器能够找到Python的头文件和库文件。可以使用以下方法：

• 手动指定路径

  gcc -Wall -I/usr/include/python2.7 -lpython2.7  utilsmodule.c -o Utilc

• 使用pkg-config

  gcc -Wall utilsmodule.c -o Utilc $(pkg-config --cflags --libs python2)

4. 处理不同Python版本和虚拟环境

如果使用虚拟环境或多个Python版本，需要确保安装对应版本的开发包，并正确设置环境变量。例如：

export CPPFLAGS=-I/home/ubuntu/src/blender-deps/Python-3.7.7/Include
pip install <package>

5. Cygwin解决方案

在Cygwin中，需要安装python2-devel或python3-devel包：

setup.exe -q --packages=python3-devel

6. AWS EC2解决方案

在AWS EC2上，根据Python版本安装对应的开发包：

# Python 2.7
yum install python27-devel
# Python 3.4
sudo yum install python34-devel

7. 其他解决方案

• 使用python-config

  gcc -c mypythonprogram.c $(python3-config --includes)
  gcc -o program mypythonprogram.o $(python3-config --ldflags)

• 使用CMake

  cmake_minimum_required(VERSION 2.6)
  project(demo)
  find_package(PythonLibs REQUIRED)
  include_directories(${PYTHON_INCLUDE_DIRS})
  add_executable(demo main.cpp)
  target_link_libraries(demo ${PYTHON_LIBRARIES})

核心代码

使用Python获取include路径

import sysconfig
print(sysconfig.get_path('include'))

编译脚本示例

#!/bin/sh
python_include=$(python3.10 -c "import sysconfig; print(sysconfig.get_path('include'))")
gcc -Wall utilsmodule.c -o Utilc -I"$python_include"

最佳实践

• 在安装Python开发包之前，先更新系统的包列表，例如在Ubuntu上：

sudo apt-get update

• 使用虚拟环境时，确保为每个虚拟环境安装对应的Python开发包。
• 尽量使用pkg-config或python-config来自动获取正确的编译选项。

常见问题

安装开发包后仍然报错

• 检查gcc是否安装：如果缺少gcc，可以根据不同的包管理器进行安装。

  # apt
  sudo apt-get install gcc
  # yum
  sudo yum install gcc
  # dnf
  sudo dnf install gcc
  # zypper
  sudo zypper in gcc
  # apk
  sudo apk gcc

• 检查Python版本：确保安装的开发包与使用的Python版本一致。

不同Python版本导致的问题

如果系统中安装了多个Python版本，可能会出现找不到正确头文件的问题。可以通过以下方法解决：

• 明确指定Python版本的开发包。
• 使用--global-option指定include目录，但要注意可能会导致链接问题。
• 检查Python.h的实际路径，并使用-I选项指定。