如何为在C中分配的numpy数组注册析构函数？

Question

我想在C/C++中为numpy数组分配数字，并将它们作为numpy数组传递给Python。这可以使用PyArray_SimpleNewFromData完成。

问题在于，我还想注册一个函数，在numpy数组引用计数器达到零时从Python中调用该函数，并在C端调用一些析构语义...这是我所需要的伪代码示例：

 float* arr; PyObject* np_arr; void (*destructor)(float* arr);
 // ... C-allocate array on arr, ...
 // ...
 // ... initialize destructor with some suitable value, and then:
 np_arr = /* ... create the array to wrap arr, 
             and to use destructor on some meaningful way ... */

有没有简单的方法可以这样做？

- dsign

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没有一个简单的方法，但我认为这个URL会回答你的问题http://blog.enthought.com/python/numpy-arrays-with-pre-allocated-memory/。 - James Hurford

Answer 1

这个想法是创建一个Python对象，它知道如何在销毁时释放内存，并将其作为返回的C分配的numpy数组的基础。这听起来很棘手，但可以通过Python中的一些东西轻松实现，称为capsules。让我举个例子，

假设您有以下代码，

PyObject *arr;
int nd = 2;
npy_intp dims[] = {5, 10};
double *data = some_function_that_returns_a_double_star(x, y, z);

arr = PyArray_SimpleNewFromData(nd, dims, NPY_DOUBLE, (void *)data);
return arr;

这里存在一个明显的内存泄漏问题，因为在删除arr之前无法释放数据，正如此处红色警告框中所述。另一方面，修复这个问题很容易。定义一个函数，基本上是一个析构函数，它知道如何进行垃圾回收。

void capsule_cleanup(PyObject *capsule) {
    void *memory = PyCapsule_GetPointer(capsule, NULL);
    // Use your specific gc implementation in place of free if you have to
    free(memory);
}

现在，您可以将代码改为以下形式：

PyObject *arr;
int nd = 2;
npy_intp dims[] = {5, 10};
double *data = some_function_that_returns_a_double_star(x, y, z);

arr = PyArray_SimpleNewFromData(nd, dims, NPY_DOUBLE, (void *)data);
PyObject *capsule = PyCapsule_New(data, NULL, capsule_cleanup);
// NULL can be a string but use the same string while calling PyCapsule_GetPointer inside capsule_cleanup
PyArray_SetBaseObject((PyArrayObject *) arr, capsule);
return arr;

不需要使用Py_DECREF来释放胶囊。函数PyArray_SetBaseObject会窃取引用。

希望这可以帮到你！

- mle_o1