如何访问作为numpy数组传递给ctypes回调函数的数组？

Question

如何访问作为numpy数组传递给ctypes回调函数的数组？

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我正在尝试使用numpy和ctypes将一些用C语言编写的数值代码集成到Python库中。我已经成功地完成了实际计算，但现在想将我的算法的中间步骤的进度报告给Python代码中的回调函数。虽然我可以成功地调用回调函数，但我无法检索传递给回调函数的x数组中的数据，在回调函数中，x是一个ndpointer对象，我无法解引用。

当前代码

考虑这个最小的示例：

test.h:

typedef void (*callback_t)(
    double *x,
    int n
);

void callback_test(double* x, int n, callback_t callback);

test.c:

#include "test.h"

void callback_test(double* x, int n, callback_t callback) {
    for(int i = 1; i <= 5; i++) {

        for(int j = 0; j < n; j++) {
            x[j] = x[j] / i;
        }

        callback(x, n);
    }
}

test.py:

#!/usr/bin/env python

import numpy as np
import numpy.ctypeslib as npct
import ctypes
import os.path

array_1d_double = npct.ndpointer(dtype=np.double, ndim=1, flags='CONTIGUOUS')

callback_func = ctypes.CFUNCTYPE(
    None,            # return
    array_1d_double, # x
    ctypes.c_int     # n
)

libtest = npct.load_library('libtest', os.path.dirname(__file__))
libtest.callback_test.restype = None
libtest.callback_test.argtypes = [array_1d_double, ctypes.c_int, callback_func]


@callback_func
def callback(x, n):
    print("x: {0}, n: {1}".format(x, n))


if __name__ == '__main__':
    x = np.array([20, 13, 8, 100, 1, 3], dtype=np.double)
    libtest.callback_test(x, x.shape[0], callback)

当前输出

编译并运行脚本后，我得到了以下输出：

x: <ndpointer_<f8_1d_CONTIGUOUS object at 0x7f9b55faba70>, n: 6
x: <ndpointer_<f8_1d_CONTIGUOUS object at 0x7f9b55faba70>, n: 6
x: <ndpointer_<f8_1d_CONTIGUOUS object at 0x7f9b55faba70>, n: 6
x: <ndpointer_<f8_1d_CONTIGUOUS object at 0x7f9b55faba70>, n: 6
x: <ndpointer_<f8_1d_CONTIGUOUS object at 0x7f9b55faba70>, n: 6

我也尝试了子集操作符x[0:n]（TypeError：'ndpointer_x.value（将指针作为数字返回）。

hackish解决方案

如果我使用以下替代定义的callback_func：

callback_func = ctypes.CFUNCTYPE(
    None,            # return
    ctypes.POINTER(ctypes.c_double), # x
    ctypes.c_int     # n
)

还有以下备选的回调函数：

@callback_func
def callback(x, n):
    print("x: {0}, n: {1}".format(x[:n], n))

我得到了期望的结果：

x: [20.0, 13.0, 8.0, 100.0, 1.0, 3.0], n: 6
x: [10.0, 6.5, 4.0, 50.0, 0.5, 1.5], n: 6
x: [3.3333333333333335, 2.1666666666666665, 1.3333333333333333, 16.666666666666668, 0.16666666666666666, 0.5], n: 6
x: [0.8333333333333334, 0.5416666666666666, 0.3333333333333333, 4.166666666666667, 0.041666666666666664, 0.125], n: 6
x: [0.16666666666666669, 0.10833333333333332, 0.06666666666666667, 0.8333333333333334, 0.008333333333333333, 0.025], n: 6

我的问题

有没有更numpy-ish的方式来访问回调函数中的x？与其进行下标操作，然后再转换回numpy.array，我更喜欢访问由ndpointer指向的数据，因为我想限制对x的副本数量（并且为了代码的优雅）

如果您想在我的代码上进行实验，我已经上传了一个gist的完整迷你示例。

- Stefan Seemayer

1个回答

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可以查看英文原文，
原文链接

- Stefan Seemayer · Accepted Answer

我发现可以使用 ctypes.POINTER(ctypes.c_double) 和numpy.ctypeslib.as_array来解决问题。根据numpy.ctypeslib文档的说明，这将与数组共享内存。

callback_func = ctypes.CFUNCTYPE(
    None,            # return
    ctypes.POINTER(ctypes.c_double), # x
    ctypes.c_int     # n
)

[...]

@callback_func
def callback(x, n):
    x = npct.as_array(x, (n,))
    print("x: {0}, n: {1}".format(x, n))

有没有更优雅的解决方案，也许可以使用ndpointer对象？