C中的Numpy数组

Question

我刚开始学习C语言，正在尝试为我的Python编写后端。目前我有一个笨重的系统，需要从Python中编写大量的输入文件（至少10^6个浮点数），然后初始化C（还必须加载许多其他数据），运行C直到终止，接收其输出，然后只能重新使用新的输入数组重新初始化它。

我不确定从外观上来看是否在概念上可能，但我希望能够将C直接指向numpy数组的内存地址，并像使用C创建的数组一样使用它。目标是Python初始化C，构建其第一个数组，运行C代码，直到准备好下一个数组，然后由Python生成。

这是一些我编写的虚拟代码，用于尝试让C读取numpy数组。目前，C只会导致分段错误，我不确定是因为我不擅长C，它不喜欢读取numpy数组还是两者都有问题。

Front.py

array_interface源自此处。

#! /usr/bin/python

import numpy as np
import subprocess as sp

ray = np.array([x*3.14 for x in range(10)])
addr = ray.__array_interface__['data'][0]

pro = sp.Popen(['./back', hex(addr)])
print pro.communicate()[0]
print ray[:5]
quit()

Back.c

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

int main(char *argv[])
{
  float *addr;
  int n;
  float a[10];

  // Hopefully making a pointer to the first float in the np.ndarray
  addr = sscanf(argv[1], "%x");

  n = 0;
  while( n<10 )
  {
  // Hopefully stepping through the np.ndarray one float at a time.
    a[n] = *addr;
    addr++;
    n++;
  }
  // Return the first five values to compare with python.
  fprintf(stdout, '%f %f %f %f %f\n', a[0], a[1], a[2], a[3], a[4]);
  return 0;
}

是否有可能让C语言像这样读取numpy数组，还是这种方法从根本上存在缺陷？是否有更好的方法可以实现？如果这种方法可行，是否可以使用Ctype布尔型来协调进程的工作和等待？例如，当Python初始化numpy数组时，将该值设置为1，C语言则在while(sp_bool==1)循环中等待。然后当Python完成操作并将该值更改为0时，C语言开始执行，最后在完成操作时将该值再次更改为1。

- user3042326

---

我不太了解Python是否有这样的方法，但如果有的话，它将是一个进程内的解决方案，而不是像你现在所做的那样是一个进程外的解决方案。Python不能从“.so”文件中调用C代码吗？ - Medinoc

顺便说一下，即使它能够工作，你也没有正确使用sscanf()：它返回解析的值的数量，而不是值本身。 - Medinoc

你可以将Python嵌入到你的C应用程序中。 - Ramchandra Apte

如果您想从头开始编写C代码，并希望从Python中运行它们，最好的方法是编写一个Python C扩展模块。Numpy用户指南提供了有关此主题的良好介绍。 - Jaime

Answer 1

听起来你最好的选择可能是从Python调用C代码。这不仅完全可行，实际上NumPy就是这样编写的。NumPy主要是用C语言编写的，因此当你执行np.add(array1, array2)时，Python将array1和array2传递给NumPy的C代码，C代码为结果创建一个输出数组，将输入数组的元素相加并将结果放入输出数组中，然后返回输出数组。

我认为让你的C代码在Python中可用的最简单方法是使用Cython进行包装。以下是两个教程，希望能帮助你朝着正确的方向前进。如何从Cython调用现有的C代码和如何在Cython中使用NumPy数组。

此外，我应该提到，你可以使用NumPy C API从C代码访问NumPy数组。如果你选择这条路线，可能会比使用Cython更困难，因为你对C语言不熟悉，但这是另一种选择。

- Bi Rico