使用 ctypes 将数组从 Python 传递到 C++,无法完全处理它
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【中文标题】使用 ctypes 将数组从 Python 传递到 C++,无法完全处理它【英文标题】:Passing array from Python to C++ using ctypes, unable to process it entirely 【发布时间】:2019-03-12 14:51:18 【问题描述】:按照我在tutorial 中找到的方法,我编写了以下代码来使用ctypes
库修改我的自定义python 类Point
。 wrap_function
只是一个便于使用的小帮手,因为这是来自更大项目的 MWE。
在python方面:
import ctypes
import numpy as np
libc = ctypes.WinDLL(r'C:\Path\lib.dll')
def wrap_function(lib, funcname, restype, argtypes):
func = lib.__getattr__(funcname)
func.restype = restype
func.argtypes = argtypes
return func
class Point(ctypes.Structure):
_fields_ = [('x', ctypes.c_int), ('xdata', ctypes.c_void_p)]
list_of_points = [] #unused for now
xdata = np.zeros((40000,), dtype=np.double)
a = Point(1,xdata.ctypes.data)
b = Point(3,xdata.ctypes.data)
change_data_for_point = wrap_function(libc,'change_data_for_point', None, [ctypes.POINTER(Point)])
change_data_for_point(a)
在 C 端:
---header:
const int N = 40000;
typedef struct
double x;
double xdata[N];
Point;
extern "C" LIB_API void change_data_for_point(Point* p);
---source:
void change_data_for_point(Point* p)
p->x++;
for (int i = 0; i < 40000; i++)
p->xdata[i] = 2.0*i;
if (i % 1000 == 0) printf("xdata at index %d is %f\n", i, p->xdata[i]);
在 Windows 7 cmd
中执行 python 文件时,它会打印以下输出:
xdata at index 0 is 0.000000
xdata at index 1000 is 2000.000000
// ... some more ...
xdata at index 17000 is 34000.000000
xdata at index 18000 is 36000.000000
Traceback (most recent call last):
File "test.py", line 40, in <module>
为什么它会停在 18.000 ?我试了几次,有时循环达到 19 或 20k,但它从来没有比这更高。它与C端的数组初始化有关吗?我是不是弄乱了python端的参数传递?
额外问题:如何使用 ctypes 将这些点的列表传递给 C 端?
【问题讨论】:
用try-catch-block
包围python中的关键行现在让我打印exception: access violation writing 0x0000000006F60000
,所以我认为我很可能在C端搞砸了。
Point 定义在 C 和 Python 不匹配 ( xdata).
【参考方案1】:
虽然 NumPy 增加了额外的复杂性级别,但每条信息都可以在 [Python 3]: ctypes - A foreign function library for Python 上找到。
(主要)问题是 Point 结构在 C 和 Python 中的定义不同。 另外,函数需要Point*
,所以必须使用byref(没有它也可以工作,我不知道这是否是未定义的行为的快乐案例,或者 ctypes 默默地这样做 - 由于 argtypes)。
我已经修改了你的代码以便工作。
dll.c:
#include <stdio.h>
#if defined(_WIN32)
# define DLL_EXPORT __declspec(dllexport)
#else
# define DLL_EXPORT
#endif
const int N = 40000;
typedef struct
double x;
double xdata[N];
Point;
#if defined(__cplusplus)
extern "C"
#endif
DLL_EXPORT void change_data_for_point(Point *p);
#if defined(__cplusplus)
#endif
void change_data_for_point(Point *p)
p->x++;
for (int i = 0; i < 40000; i++)
p->xdata[i] = 2.0 * i;
if (i % 10000 == 9999)
printf("xdata at index %d is %f\n", i, p->xdata[i]);
code.py:
#!/usr/bin/env python3
import sys
import ctypes
import numpy as np
DLL_NAME = "./dll.dll"
xdata_dim = 40000 # !!! Must match N (from C) !!!
DoubleArr = ctypes.c_double * xdata_dim
class Point(ctypes.Structure):
_fields_ = [
("x", ctypes.c_int),
("xdata", DoubleArr),
]
def wrap_function(lib, funcname, restype, argtypes):
func = lib.__getattr__(funcname)
func.restype = restype
func.argtypes = argtypes
return func
def main():
dll = ctypes.CDLL(DLL_NAME)
#xdata_dim = ctypes.c_int.in_dll(dll, "N")
xdata = np.zeros((xdata_dim,), dtype=np.double)
a = Point(1, DoubleArr.from_address(xdata.ctypes.data))
b = Point(3, DoubleArr.from_address(xdata.ctypes.data))
change_data_for_point = wrap_function(dll,"change_data_for_point", None, [ctypes.POINTER(Point)])
change_data_for_point(ctypes.byref(a))
print(a.xdata[30000])
if __name__ == "__main__":
print("Python :s on :s\n".format(sys.version, sys.platform))
main()
输出:
[cfati@CFATI-5510-0:e:\Work\Dev\***\q055124400]> sopr.bat *** Set shorter prompt to better fit when pasted in *** (or other) pages *** [prompt]> "c:\Install\x86\Microsoft\Visual Studio Community\2015\vc\vcvarsall.bat" x64 [prompt]> dir /b code.py dll.c [prompt]> cl /nologo /DDLL /MD /Tp dll.c /link /NOLOGO /DLL /OUT:dll.dll dll.c Creating library dll.lib and object dll.exp [prompt]> dir /b code.py dll.c dll.dll dll.exp dll.lib dll.obj [prompt]> "e:\Work\Dev\VEnvs\py_064_03.06.08_test0\Scripts\python.exe" code.py Python 3.6.8 (tags/v3.6.8:3c6b436a57, Dec 24 2018, 00:16:47) [MSC v.1916 64 bit (AMD64)] on win32 xdata at index 9999 is 19998.000000 xdata at index 19999 is 39998.000000 xdata at index 29999 is 59998.000000 xdata at index 39999 is 79998.000000 60000.0
@EDIT0:
如果你想处理 Point 的列表,你可以使用数组。比如:
PointArr = Point * len(list_of_points)
point_arr = PointArr(*list_od_points)
【讨论】:
非常感谢!这真的很有帮助:) 如果我想将一个点列表传递给 C 端来编辑它们,我会怎么做?我已经尝试在 python 端嵌套结构,但在执行时出现访问冲突错误! 但是您已经在编辑它们了。 xdata 数组中的值是从 C. 设置的 哈哈,是的,我知道!也许我没有足够清楚地表达我的意图 - 比如说,我在 Python 端有一个 n 点对象的列表。现在我想将该列表传递给一个函数(整个列表,而不是单独的所有 n 点 - 它们必须同时出现在 C 端)。这个函数,在 C 端,应该遍历列表并编辑来自这 n 个点中的每一个的数据。我想过做类似class pointList(ctypes.Structure): _fields_ = [('1',point), ('2',point), ... ('n',point),]
之类的事情,然后将它与数字 n 一起传递给一个函数。
然后使用点数组。你的建议是不可能的(至少不是那种形式)。检查***.com/questions/55103298/… - 您必须执行类似于 CharArr 的操作(位于 main 末尾的某处)。
谢谢你!我通过分别传递几个点找到了一种解决方法,但将它们存储在 C 端的 std::vector<Point*>
中。感谢您的帮助!以上是关于使用 ctypes 将数组从 Python 传递到 C++,无法完全处理它的主要内容,如果未能解决你的问题,请参考以下文章
Python ctypes:如何将 ctypes 数组传递给 DLL?
如何使用 ctypes 将数组从 C++ 函数返回到 Python