如何正确地将Numpy数组传递给Cython函数？

Question

如何正确地将Numpy数组传递给Cython函数？

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这个问题在很多地方都有描述，但我就是无法让它工作。我正在从Cython调用一个C++函数：

cimport numpy as np
cdef extern from "test.h" namespace "mytest":
   void test(double *A, int m)

cdef int foo():
  cdef np.ndarray[double,mode="c"] a = np.array([1,2,3,4,5],dtype=float)
  # pass ptr to first element of 'a'
  test(&a[0], len(a))
  return 0

foo()

test.cpp 就是：

#include <stdio.h>
namespace mytest {
    void test(double *A, int m)
    {
    for (int i = 0; i < m; i++)
    {
        printf("%d is %f\n", i, A[i]);
    }
    }
}

test.h文件仅包含：

namespace mytest {
  void test(double *A, int m);
}

这似乎可行，但什么时候需要使用np.ascontiguousarray？只做以下操作是否足够：

cdef np.ndarray[double,mode="c"] a = np.array([1,2,3,4,5],dtype=float)

或者你需要：

cdef np.ndarray[double,mode="c"] a = np.ascontiguousarray(np.array([1,2,3,4,5],dtype=float))

其次，更重要的是，如何将此推广到2维数组？

处理2维数组

以下是我尝试将2维numpy数组传递给不起作用的C++代码：

cdef np.ndarray[double,mode="c",ndim=2] a = np.array([[1,2],[3,4]],dtype=float)

这被称为:

test(&a[0,0], a.shape[0], a.shape[1])

在 CPP 代码中：

void test(double *A, int m, int n) 
{ 
  printf("reference 0,0 element\n");
  printf("%f\n", A[0][0]);
}

更新：

正确的答案是对数组使用线性索引，而不是 [][] 语法。打印二维数组的正确方式是：

for (int i = 0; i < m; i++)
{
    for (int j = 0; j < n; j++)
    {
    printf("%d, %d is %f\n", i, j, A[i*m + j]);
    }
}

- user248237

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相关：将numpy数据指针传递给C的最佳实践 - jfs

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在你的二维示例中，我觉得你对指针A进行了两次解引用。对于一个二维数组，你可能需要手动进行索引算术运算。例如，如果你有一个C连续的m x n数组，并且你想要做NumPy的A[i,j]的C等价操作，你需要做的是A[m*i+j]而不是A[0][0]。两次解引用指针可能会导致Python崩溃。 - IanH

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m是行数。当您为指针指定类型时，数据类型会得到处理。我将举一个快速的例子。 - IanH

@IanH：我现在明白了，我更新了我的答案，并提供了一个可行的示例供未来用户参考。 - user248237

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@user248237dfsf：我喜欢这个线程中使用typed memoryviews的建议（使用&s[0]语法传递给C）。 - jfs

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1个回答

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可以查看英文原文，
原文链接

- nneonneo · Accepted Answer

对于二维数组，您只需要使用 ndim 关键字：

cdef np.ndarray[double, mode="c", ndim=2]

结果可能与原始数据共享内存，如果共享内存，则数组可能不连续或具有异常的步幅配置。在这种情况下，直接将缓冲区传递给C/C++将是灾难性的。

除非您的C/C++代码已准备好处理非连续数据（在这种情况下，您需要将所有相关步幅数据从Cython传递到C函数中），否则应始终使用ascontiguousarray。如果输入数组已经连续，将不会进行复制。确保向ascontiguousarray传递兼容的dtype，以避免第二次复制（例如，必须从连续的float数组转换为连续的double数组）。