Passing Numpy arrays to a C function for input and output

Question

哦，我的話我是個傻瓜。 在調用 function 時，我只是省略了第二個和第三個 arguments。 像一個傻瓜。 因為我就是這樣。 最初的愚蠢問題如下：

這似乎必須是一件很常見的事情，但是我找不到相關的教程，而且我對Numpy和ctypes太無知，無法自己弄清楚。

我在文件ctest.c 。

#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，我最初將 arguments 作為雙 * 而不是 void *，但無法弄清楚在 Python 方面該怎么做。我當然很想把它們改回來，但我並不挑剔只要它有效。）

我用它制作了一個共享庫。 gcc -fPIC -shared -o ctest.so ctest.c

Then in Python, I have a couple numpy arrays, and I'd like to pass them to the C function, one as input and one as output.

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

這不會報告任何錯誤，但會打印出來

>>> 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 數組未修改。 事實上，如果我再次調用 function，我會遇到段錯誤。 這並不讓我感到驚訝——我真的不知道我在這里做什么。 誰能指出我正確的方向？

Answer 1

雖然不是您最初問題的直接答案，但這里有一種更方便的方式來調用您的 function。 首先，制作 C function 的原型，就像在普通 C 中一樣。 由於您不需要單獨的rowcount和colcount ，我將它們折疊成一個size參數：

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;
}

現在按以下方式定義 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")]

現在，調用您的 function 將非常方便：

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

您還可以定義一個包裝器以使其更加方便：

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

Answer 2

只需將所有四個 arguments 傳遞給 C function。 更改您的 Python 代碼：

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

至：

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