将Numpy数组传递给C函数进行输入和输出

Question

噢，我的话，我是个傻瓜。 我只是在调用函数时省略了第二个和第三个参数。 像个傻瓜。 因为那就是我。 最初愚蠢的问题如下：

这似乎是一件很常见的事情，但我找不到相关的教程，而且我对Numpy和ctypes太无知了，无法自己解决。

我在文件ctest.c中有一个C函数。

#include <stdio.h>

void cfun(const void * indatav, int rowcount, int colcount, void * outdatav) {
    //void cfun(const double * indata, int rowcount, int colcount, double * outdata) {
    const double * indata = (double *) indatav;
    double * outdata = (double *) outdatav;
    int i;
    puts("Here we go!");
    for (i = 0; i < rowcount * colcount; ++i) {
        outdata[i] = indata[i] * 2;
    }
    puts("Done!");
}

（正如您可能猜到的那样，我最初的参数是double*而不是void*，但是在Python方面不知道该怎么做。我当然很想把它们换回来，但只要有用，我就不会挑剔。）

我用它建了一个共享图书馆。 gcc-fPIC-共享-o ctest.so ctest.c

然后在Python中，我有几个numpy数组，我想把它们传递给C函数，一个作为输入，一个作为输出。

indata = numpy.ones((5,6), dtype=numpy.double)
outdata = numpy.zeros((5,6), dtype=numpy.double)
lib = ctypes.cdll.LoadLibrary('./ctest.so')
fun = lib.cfun
# Here comes the fool part.
fun(ctypes.c_void_p(indata.ctypes.data), ctypes.c_void_p(outdata.ctypes.data))

print 'indata: %s' % indata
print 'outdata: %s' % outdata

这不会报告任何错误，但会打印出来

>>> Here we go!
Done!
indata: [[ 1.  1.  1.  1.  1.  1.]
 [ 1.  1.  1.  1.  1.  1.]
 [ 1.  1.  1.  1.  1.  1.]
 [ 1.  1.  1.  1.  1.  1.]
 [ 1.  1.  1.  1.  1.  1.]]
outdata: [[ 0.  0.  0.  0.  0.  0.]
 [ 0.  0.  0.  0.  0.  0.]
 [ 0.  0.  0.  0.  0.  0.]
 [ 0.  0.  0.  0.  0.  0.]
 [ 0.  0.  0.  0.  0.  0.]]

outdata数组未修改。事实上，如果我再次调用这个函数，就会得到一个segfault。这并不让我惊讶——我真的不知道我在这里做什么。有人能指点我正确的方向吗？

Answer 1

只需将所有四个参数传递给C函数。将Python代码更改为：

fun(ctypes.c_void_p(indata.ctypes.data), ctypes.c_void_p(outdata.ctypes.data))

致：

fun(ctypes.c_void_p(indata.ctypes.data), ctypes.c_int(5), ctypes.c_int(6),
    ctypes.c_void_p(outdata.ctypes.data))

Answer 2

虽然不能直接回答您最初的问题，但这里有一种更方便的方法来调用您的函数。首先，让C函数的原型与在普通C中完全一样。由于不需要分别使用rowcount和colcount，我将把它们折叠成一个size参数：

void cfun(const double *indatav, size_t size, double *outdatav) 
{
    size_t i;
    for (i = 0; i < size; ++i)
        outdatav[i] = indatav[i] * 2.0;
}

现在按以下方式定义ctypes原型：

import ctypes
from numpy.ctypeslib import ndpointer
lib = ctypes.cdll.LoadLibrary("./ctest.so")
fun = lib.cfun
fun.restype = None
fun.argtypes = [ndpointer(ctypes.c_double, flags="C_CONTIGUOUS"),
                ctypes.c_size_t,
                ndpointer(ctypes.c_double, flags="C_CONTIGUOUS")]

现在，调用您的函数将非常方便：

indata = numpy.ones((5,6))
outdata = numpy.empty((5,6))
fun(indata, indata.size, outdata)

您还可以定义一个包装器，使其更加方便：

def wrap_fun(indata, outdata):
    assert indata.size == outdata.size
    fun(indata, indata.size, outdata)