使用 python 函數作為參數調用 Cython(C) 函數

Question

我想將本地定義的 python 函數與 gsl 庫集成。 為此，我用 Cython 實現了以下代碼（Gauss-Legendre 正交示例）：

px文件：

cdef extern from "gsl/gsl_math.h":
ctypedef struct gsl_function:
double (* function) (double x, void * params) nogil
void * params

cdef extern from "gsl/gsl_integration.h":
gsl_integration_glfixed_table * gsl_integration_glfixed_table_alloc(size_t n) nogil 
double gsl_integration_glfixed(gsl_function *f, double a, double b, gsl_integration_glfixed_table * t) nogil
void  gsl_integration_glfixed_table_free(gsl_integration_glfixed_table *t) nogil 

cdef double int_gsl_GaussLegendre(double func(double, void *) nogil, void * p, double xmin, double xmax) nogil

和 pyx 文件：

cdef size_t size_GL=1000

cdef double int_gsl_GaussLegendre(double func(double, void *) nogil, void * p, double xmin, double xmax) nogil:
cdef double result, error;
cdef gsl_integration_glfixed_table * W 
cdef gsl_function F
W = gsl_integration_glfixed_table_alloc(size_GL)
F.function = func
F.params = p
result = gsl_integration_glfixed(&F, xmin, xmax, W)    
gsl_integration_glfixed_table_free(W)
return result

此代碼適用於在我的 Cython 代碼中聲明的任何 C function。 當然，當我將 python function 作為參數傳遞時，這將失敗。我在 python 中的腳本：

def gsl_integral(py_func, xmin, xmax, args=()):
cdef size_t sizep = <int>(args.size)
cdef double[:] params = np.empty(sizep, dtype=np.double)
for i in range(0,sizep):
    params[i]=args[i]
cdef gsl_function F
F.function = py_func
F.params = params

返回：“無法將 Python object 轉換為‘double (*)(double, void *) nogil’”

如果我改用：

def gsl_integral(py_func, xmin, xmax, args=()):
cdef size_t sizep = <int>(args.size)
cdef double[:] params = np.empty(sizep, dtype=np.double)
for i in range(0,sizep):
    params[i]=args[i]
cdef gsl_function F
F.function = <double *>py_func
F.params = params

返回：“Python 對象不能轉換為原始類型的指針”

我已經看到我可以將我的 cython function 包裝成 class（ 通過 c function 作為 cython 中 python function 的參數），但我不太確定在這種情況下如何工作我。）作為一種解決方法，我一直將兩個數組 x 和 f(x) 傳遞給 Cython，后者用我的本地 python f 進行估計，以便定義一個我可以稍后集成的 gsl 樣條，但這並不優雅全部。 還有其他方法嗎？ 我想在沒有 GIL 的情況下使用 GSL 集成

非常感謝，羅曼

Answer 1

您的基本前提存在一些基本問題：

• C function pointers do not have any state. Python callable objects do have state. Therefore, C function pointers do not have space to store the information required to call a Python function.
• 如果你正在調用一個 Python 可調用 object，你不能釋放 GIL，因為你必須有 GIL 來執行那個 object。

此答案概述了您的選項（C++ std::function選項不適用於此處）。 基本上你可以

• 使用ctypes從 Python function 生成一個 function 指針（它在運行時通過 hacky 代碼生成來實現——這在標准 C 中是不可能的），
• 或者編寫一個帶有適當簽名的cdef function 作為 function 指針傳遞，並將您的 Python 可調用傳遞給它作為void*參數的一部分。

我推薦后者，但兩者都不是很好的選擇。