将str作为int数组传递给Python C扩展函数（使用SWIG扩展）

时间：2017-11-14 01:41:22

标签： python arrays string int swig

如何将使用python代码获取的str值（包含3000 {'0'，'1'}字节）作为参数传递给python c扩展函数（使用SWIG扩展），这需要{{ 1}}（固定长度的int数组）作为输入参数？我的代码是这样的：

int *

我尝试过使用int *exposekey(int *bits) { int a[1000]; for (int j=2000; j < 3000; j++) { a[j - 2000] = bits[j]; } return a; } （见下面的代码）：

ctypes

以3072 {0,1}进入该位置。 Python返回语法错误：超过255个参数。这仍然无法帮助我传递指定的str值而不是初始化的import ctypes ldpc = ctypes.cdll.LoadLibrary('./_ldpc.so') arr = (ctypes.c_int * 3072)(<mentioned below>) ldpc.exposekey(arr) int数组。

其他建议包括使用SWIG字体图，但如何将str转换为ctypes？提前谢谢。

1 个答案:

答案 0 :(得分：1)

关于我的评论，这里有一些关于从函数返回数组的更多细节：[SO]: Returning an array using C。简而言之：处理这个问题的方法：

  1. 将返回的变量 静态
  2. 动态分配（使用 malloc （系列）或新）
  3. 将其转换为函数的附加参数

    4. 让 C 代码在 Python 解释器中运行可以通过两种方式实现：

    既然他们都在做同样的事情，将它们混合在一起毫无意义。因此，选择最适合您需求的那个。


    1。 ctypes的

    • 这是你开始的
    • 使用 ctypes

    ctypes_demo.c ：

    #include <stdio.h>

#if defined(_WIN32)
#  define CTYPES_DEMO_EXPORT_API __declspec(dllexport)
#else
#  define CTYPES_DEMO_EXPORT_API
#endif


CTYPES_DEMO_EXPORT_API int exposekey(char *bitsIn, char *bitsOut) {
    int ret = 0;
    printf("Message from C code...\n");
    for (int j = 0; j < 1000; j++)
    {
        bitsOut[j] = bitsIn[j + 2000];
        ret++;
    }
    return ret;
}

    备注：

    • 根据评论，我将函数中的类型从int*更改为char*，因为它的紧凑性要高4倍（尽管它仍然 ~700 ％效率低，因为每个char的7位被忽略，而只使用其中一个;可以修复，但需要按位处理）
    • 我拿了 a 并转入2 nd 参数（ bitsOut ）。我认为这是最好的，因为调用者负责分配和取消分配数组（从头开始的3 rd 选项）
    • 我还修改了索引范围（没有改变功能），因为使用低索引值并在一个地方添加一些内容更有意义，而不是高索引值并减去（另一个）另一个地方
    • 返回值是设置的位数（显然，在这种情况下为1000），但它只是一个例子
    • printf 它只是假的，表明 C 代码已被执行
    • 在处理此类数组时，建议也要传递它们的尺寸，以避免出现界限错误。此外，错误处理是一个重要方面

    test_ctypes.py ：

    from ctypes import CDLL, c_char, c_char_p, c_int, create_string_buffer


bits_string = "010011000110101110101110101010010111011101101010101"


def main():
    dll = CDLL("./ctypes_demo.dll")
    exposekey = dll.exposekey

    exposekey.argtypes = [c_char_p, c_char_p]
    exposekey.restype = c_int

    bits_in = create_string_buffer(b"\0" * 2000 + bits_string.encode())
    bits_out = create_string_buffer(1000)
    print("Before: [{}]".format(bits_out.raw[:len(bits_string)].decode()))
    ret = exposekey(bits_in, bits_out)
    print("After: [{}]".format(bits_out.raw[:len(bits_string)].decode()))
    print("Return code: {}".format(ret))


if __name__ == "__main__":
    main()

    备注：

    • 1 st ，我想提一下，运行代码并没有引起你的错误
    • 指定功能 argtypes 和 restype 是强制性的，并且还可以使事情变得更轻松（在 ctypes中记录< / em> tutorial）
    • 我正在打印 bits_out 数组（只有第一个 - 相关部分，其余部分 0 ）才能证明 C < / em>代码完成了它的工作
    • 我在开头使用2000 dummy 0 初始化 bits_in 数组，因为这些值与此处无关。此外，输入字符串（ bits_string ）长度不是3000个字符（原因很明显）。如果您的 bits_string 长度为3000个字符，则只需初始化 bits_in ，如：bits_in = create_string_buffer(bits_string.encode())
    • 不要忘记将 bits_out 初始化为大小足够大的数组（在我们的示例中为1000），否则 segfault 在尝试将其内容设置为超出大小时可能会出现
    • 对于这个（简单）功能， ctypes 变体更容易（至少对我而言，因为我不经常使用 swig ），但更多复杂的功能/项目它将成为一种过度杀伤，并且切换到 swig 将是正确的做法

    输出（在 Win 上使用 Python3.5 运行）：

    c:\Work\Dev\StackOverflow\q47276327>"c:\Work\Dev\VEnvs\py35x64_test\Scripts\python.exe" test_ctypes.py
Before: [                                                   ]
Message from C code...
After: [010011000110101110101110101010010111011101101010101]
Return code: 1000


    2。 痛饮

    • 几乎来自 ctypes 部分的所有内容，也适用于此处

    swig_demo.c ：

    #include <malloc.h>
#include <stdio.h>
#include "swig_demo.h"


char *exposekey(char *bitsIn) {
    char *bitsOut = (char*)malloc(sizeof(char) * 1000);
    printf("Message from C code...\n");
    for (int j = 0; j < 1000; j++) {
        bitsOut[j] = bitsIn[j + 2000];
    }
    return bitsOut;
}

    swig_demo.i ：

    %module swig_demo
%{
#include "swig_demo.h"
%}

%newobject exposekey;
%include "swig_demo.h"

    swig_demo.h ：

    char *exposekey(char *bitsIn);

    备注：

    • 我在这里分配数组并返回它（从头开始的2 nd 选项）
    • .i 文件是标准的 swig 接口文件
      • 定义模块及其导出（通过%include）
      • 值得一提的是%newobject指令解除了 exposekey 返回的指针以避免内存泄漏
    • .h 文件只包含函数声明，以便包含在 .i 文件中（它不是强制性的，但事情更多优雅的这种方式）
    • 其余几乎相同

    test_swig.py ：

    from swig_demo import exposekey

bits_in = "010011000110101110101110101010010111011101101010101"


def main():
    bits_out = exposekey("\0" * 2000 + bits_in)
    print("C function returned: [{}]".format(bits_out))


if __name__ == "__main__":
    main()

    备注：

    • 从 Python 程序员 PoV
      • 开始，事情变得更有意义
    • 代码短得多（因为 swig 做了一些＆＃34;魔术＆＃34;在幕后）：
      • 从 .i 文件生成的包装器 .c 包装器文件 ~120K
      • swig_demo.py 生成的模块 ~3K
    • 我在字符串
      • 的开头使用了与 0 相同的技术

    <强>输出：

    c:\Work\Dev\StackOverflow\q47276327>"c:\Work\Dev\VEnvs\py35x64_test\Scripts\python.exe" test_swig.py
Message from C code...
C function returned: [010011000110101110101110101010010111011101101010101]


    3。普通的 Python C API

    • 我将此部分作为个人练习添加
    • 这就是 swig 的作用，但＆＃34;手动＆＃34;

    capi_demo.c ：

    #include "Python.h"
#include "swig_demo.h"

#define MOD_NAME "capi_demo"


static PyObject *PyExposekey(PyObject *self, PyObject *args) {
    PyObject *bitsInArg = NULL, *bitsOutArg = NULL;
    char *bitsIn = NULL, *bitsOut = NULL;
    if (!PyArg_ParseTuple(args, "O", &bitsInArg))
        return NULL;
    bitsIn = PyBytes_AS_STRING(PyUnicode_AsEncodedString(bitsInArg, "ascii", "strict"));
    bitsOut = exposekey(bitsIn);
    bitsOutArg = PyUnicode_FromString(bitsOut);
    free(bitsOut);
    return bitsOutArg;
}


static PyMethodDef moduleMethods[] = {
    {"exposekey", (PyCFunction)PyExposekey, METH_VARARGS, NULL},
    {NULL}
};


static struct PyModuleDef moduleDef = {
    PyModuleDef_HEAD_INIT, MOD_NAME, NULL, -1, moduleMethods
};


PyMODINIT_FUNC PyInit_capi_demo(void) {
    return PyModule_Create(&moduleDef);
}

    备注：

    • 需要 swig_demo.h 和 swig_demo.c （此处不会复制其内容）
    • 只与 Python 3 一起工作（实际上我有些头疼使它工作，特别是因为我习惯了 PyString_AsString 这是不再存在）
    • 错误处理不佳
    • test_capi.py 与 test_swig.py 类似，但有一个（明显的）差异：from swig_demo import exposekey应替换为from capi_demo import exposekey
    • 输出也与 test_swig.py 相同（再次，不会在此处复制）
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