C++调用sympy进行表达式计算包含字符串注册匹配

要在 C++ 中调用 SymPy 进行表达式计算，可以使用 SymPy 的 Python API。以下是一个简单的例子，演示如何使用 SymPy 的 Python API 在 C++ 中调用 SymPy 并计算表达式：

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

int main() {
    // 初始化 Python 解释器
    Py_Initialize();

    // 导入 sympy 模块
    PyObject* sympy_module = PyImport_ImportModule("sympy");

    // 获取 sympy 模块的 Symbol 函数和 simplify 函数
    PyObject* sympy_symbol_func = PyObject_GetAttrString(sympy_module, "Symbol");
    PyObject* sympy_simplify_func = PyObject_GetAttrString(sympy_module, "simplify");

    // 创建变量 x 和表达式字符串
    PyObject* x = PyObject_CallObject(sympy_symbol_func, Py_BuildValue("(s)", "x"));
    std::string expression_str = "x**2 + 2*x + 1";

    // 将表达式字符串转换为 SymPy 表达式对象
    PyObject* expression = PyObject_CallObject(PyDict_GetItemString(PyModule_GetDict(PyImport_ImportModule("__main__")), "__builtins__"), Py_BuildValue("(s)", "eval"));
    PyObject* expression_args = Py_BuildValue("(s,O,O)", expression_str.c_str(), PyDict_New(), PyDict_New());
    PyObject* expression_obj = PyObject_CallObject(expression, expression_args);

    // 使用 simplify 函数计算表达式
    PyObject* simplified_expression = PyObject_CallObject(sympy_simplify_func, Py_BuildValue("(O)", expression_obj));

    // 将结果转换为字符串
    PyObject* str_func = PyObject_GetAttrString(simplified_expression, "__str__");
    PyObject* result_str_obj = PyObject_CallObject(str_func, NULL);
    std::string result_str = PyUnicode_AsUTF8(result_str_obj);

    // 输出结果
    printf("%s = %s\n", expression_str.c_str(), result_str.c_str());

    // 释放资源
    Py_DECREF(sympy_module);
    Py_DECREF(sympy_symbol_func);
    Py_DECREF(sympy_simplify_func);
    Py_DECREF(x);
    Py_DECREF(expression_obj);
    Py_DECREF(simplified_expression);
    Py_DECREF(str_func);
    Py_DECREF(result_str_obj);
    
    // 关闭 Python 解释器
    Py_Finalize();
    return 0;
}

在这个例子中，我们首先使用 Py_Initialize 函数初始化 Python 解释器。然后，我们使用 PyImport_ImportModule 函数导入 sympy 模块，并使用 PyObject_GetAttrString 函数获取 SymPy 的 Symbol 函数和 simplify 函数对象。接下来，我们创建变量 x 和表达式字符串，并使用 PyDict_GetItemString 函数获取 __builtins__ 字典对象，然后使用 eval 函数将表达式字符串转换为 SymPy 表达式对象。最后，我们使用 simplify 函数计算表达式，并使用 PyUnicode_AsUTF8 函数将结果转换为字符串。

需要注意的是，这个例子只是演示了如何使用 SymPy 的 Python API 计算表达式，并且没有处理任何错误情况。在实际使用中，还需要加入适当的错误处理代码以确保程序的稳定性和安全性。