通过共享库接口Python和Torch7（Lua）

Question

我正在尝试在 Python 和 Lua 之间传递数据（数组），并希望在 Lua 中使用 Torch7 框架来处理这些数据。我发现通过 C 语言来实现这个功能是最好的选择，因为 Python 和 Lua 都可以与 C 进行交互。此外，这种方式不需要复制数据（只传递指针），速度也很快。

我实现了两个程序，一个是将 Lua 嵌入到 C 中，另一个是 Python 将数据传递给 C。这两个程序在编译成可执行文件时都能正常工作。但是，当我将 C 到 Lua 的程序做成共享库时，就出现了问题。

具体情况是：我使用的是 64 位的 Ubuntu 14.04 和 12.04。我安装了 luajit 2.0.2 和 Lua 5.1，路径在 /usr/local/。依赖的库在 /usr/local/lib，头文件在 /usr/local/include。我使用的是 Python 2.7。

下面是 C 到 Lua 程序的代码：

tensor.lua

require 'torch'

function hi_tensor(t)
   print(‘Hi from lua')
   torch.setdefaulttensortype('torch.FloatTensor')
   print(t)
return t*2
end

cluaf.h

void multiply (float* array, int m, int n, float *result, int m1, int n1);

cluaf.c

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include "lua.h"
#include "lauxlib.h"
#include "lualib.h"
#include "luaT.h"
#include "TH/TH.h"

void multiply (float* array, int m, int n, float *result, int m1, int n1)
{
    lua_State *L = luaL_newstate();
    luaL_openlibs( L );

    // loading the lua file
    if (luaL_loadfile(L, "tensor.lua") || lua_pcall(L, 0, 0, 0))
    {
        printf("error: %s \n", lua_tostring(L, -1));
    }

    // convert the c array to Torch7 specific structure representing a tensor
    THFloatStorage* storage =  THFloatStorage_newWithData(array, m*n);
    THFloatTensor* tensor = THFloatTensor_newWithStorage2d(storage, 0, m, n, n, 1);
    luaT_newmetatable(L, "torch.FloatTensor", NULL, NULL, NULL, NULL);

    // load the lua function hi_tensor
    lua_getglobal(L, "hi_tensor");
    if(!lua_isfunction(L,-1))
    {
        lua_pop(L,1);
    }

    //this pushes data to the stack to be used as a parameter
    //to the hi_tensor function call
    luaT_pushudata(L, (void *)tensor, "torch.FloatTensor");

    // call the lua function hi_tensor
    if (lua_pcall(L, 1, 1, 0) != 0)
    {
        printf("error running function `hi_tensor': %s \n", lua_tostring(L, -1));
    }

    // get results returned from the lua function hi_tensor
    THFloatTensor* z = luaT_toudata(L, -1, "torch.FloatTensor");
    lua_pop(L, 1);
    THFloatStorage *storage_res =  z->storage;
    result = storage_res->data;

    return ;
}

然后我进行测试：

luajit -b tensor.lua tensor.o

gcc -w -c -Wall -Wl,-E -fpic cluaf.c -lluajit -lluaT -lTH -lm -ldl -L /usr/local/lib

gcc -shared cluaf.o tensor.o -L/usr/local/lib -lluajit -lluaT -lTH -lm -ldl -Wl,-E -o libcluaf.so

gcc -L. -Wall -o test main.c -lcluaf

./test

输出结果是：

Hi from lua
 1.0000  0.2000
 0.2000  5.3000
[torch.FloatTensor of dimension 2x2]

c result 2.000000 
c result 0.400000 
c result 0.400000 
c result 10.60000

到目前为止一切正常。但是当我尝试在 Python 中使用这个共享库时，就出现了问题。

test.py

from ctypes import byref, cdll, c_int
import ctypes
import numpy as np
import cython

l = cdll.LoadLibrary(‘absolute_path_to_so/libcluaf.so')

a = np.arange(4, dtype=np.float64).reshape((2,2))
b = np.arange(4, dtype=np.float64).reshape((2,2))

l.multiply.argtypes = [ctypes.POINTER(ctypes.c_float), ctypes.c_int, ctypes.c_int,     ctypes.POINTER(ctypes.c_float), ctypes.c_int, ctypes.c_int]
a_list = []
b_list = []

for i in range(a.shape[0]):
    for j in range(a.shape[1]):
            a_list.append(a[i][j])

for i in range(b.shape[0]):
     for j in range(b.shape[1]):
        b_list.append(b[i][j])

arr_a = (ctypes.c_float * len(a_list))()
arr_b = (ctypes.c_float * len(b_list))()

l.multiply(arr_a, ctypes.c_int(2), ctypes.c_int(2), arr_b, ctypes.c_int(2), ctypes.c_int(2))

我运行：

python test.py

输出结果是：

error: error loading module 'libpaths' from file '/usr/local/lib/lua/5.1/libpaths.so':
    /usr/local/lib/lua/5.1/libpaths.so: undefined symbol: lua_gettop

我在这里和网上到处搜索这个错误，但他们要么建议 (1) 加上 -Wl,-E 来导出符号，要么 (2) 在链接时添加依赖项，我都做了。 (1) 我有加 -Wl,-E，但似乎没有任何效果。 (2) 我已经包含了依赖项（-L/usr/local/lib -lluajit -lluaT -lTH -lm -ldl）。

Python 测试失败的原因不是因为共享库导入失败，而是在 Lua 中调用 ‘require torch’ 时出错。这也是我发现的与其他情况不同的地方。

luajit.so 定义了符号 lua_gettop（可以用 nm /usr/local/lib/luajit.so 查看）。 lua.h 定义了 LUA_API int (lua_gettop) (lua_State *L);

我猜在编译 C 成二进制文件时一切正常，因为它能找到 lua.h 中的所有符号，但使用共享库时却无法从 luajit.so 中找到 lua_gettop（我不知道为什么）。

www.luajit.org/running.html 上说： '在大多数基于 ELF 的系统（例如 Linux）上，链接应用程序时需要显式导出全局符号，例如使用：-Wl,-E。 require() 尝试从导出的符号（在 Windows 上是 *.exe 或 lua51.dll）和共享库中加载嵌入的字节码数据，路径在 package.cpath 中。'

package.cpath 和 package.path 是：

./?.so;/usr/local/lib/lua/5.1/?.so;/usr/local/lib/lua/5.1/loadall.so

./?.lua;/usr/local/share/luajit-2.0.2/?.lua;/usr/local/share/lua/5.1/?.lua;/usr/local/share/lua/5.1/?/init.lua

这是 nm libcluaf.so 返回的结果：

00000000002020a0 B __bss_start
00000000002020a0 b completed.6972
                 w __cxa_finalize@@GLIBC_2.2.5
0000000000000a50 t deregister_tm_clones
0000000000000ac0 t __do_global_dtors_aux
0000000000201dd8 t __do_global_dtors_aux_fini_array_entry
0000000000202098 d __dso_handle
0000000000201de8 d _DYNAMIC
00000000002020a0 D _edata
00000000002020a8 B _end
0000000000000d28 T _fini
0000000000000b00 t frame_dummy
0000000000201dd0 t __frame_dummy_init_array_entry
0000000000000ed0 r __FRAME_END__
0000000000202000 d _GLOBAL_OFFSET_TABLE_
                 w __gmon_start__
0000000000000918 T _init
                 w _ITM_deregisterTMCloneTable
                 w _ITM_registerTMCloneTable
0000000000201de0 d __JCR_END__
0000000000201de0 d __JCR_LIST__
                 w _Jv_RegisterClasses
                 U lua_getfield
0000000000000d99 R luaJIT_BC_tensor
                 U luaL_loadfile
                 U luaL_newstate
                 U luaL_openlibs
                 U lua_pcall
                 U lua_settop
                 U luaT_newmetatable
                 U lua_tolstring
                 U luaT_pushudata
                 U luaT_toudata
                 U lua_type
0000000000000b35 T multiply
                 U printf@@GLIBC_2.2.5
0000000000000a80 t register_tm_clones
                 U THFloatStorage_newWithData
                 U THFloatTensor_newWithStorage2d
00000000002020a0 d __TMC_END__

提前谢谢你！

c语言共享库数据传递 lua 64位系统 luajit torch7 符号导出

通过共享库接口Python和Torch7（Lua）

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