ctypes & numpy

@dj_jd · Регистрация: 12.12.2019

Студворк — интернет-сервис помощи студентам

Доброе утро!

Я новичок в Python'e и мне нужно ускорить код для работы с матрицами Numpy. Я так понял что в библиотеке Numpy есть специальные методы для работы с ctypes, но не могу нормально разобраться. Объясните как передать матрицу в си код и из си получить новую матрицу. Если можете, напишите самый простейший пример в котором в Python создается массив Numpy [[1, 2], [3, 4]], она передается через ctypes в код си, который увеличивает на 1 каждый элемент. Новая матрица передается в Python который выводит новую матрицу.
Заранее спасибо и просьба не закидывать меня фразами типа "документация в помощь"

)

@dondublon · 12.12.2019, 12:11

Ну, можно не в документацию, можно в гугль

Ибо гугль выдаёт сразу (ссылк кинуть не могу)

Python
1
fun(ctypes.c_void_p(indata.ctypes.data), ctypes.c_void_p(outdata.ctypes.data))

где fun - импортированная С-функция, которая принимает указатели.

Есть способ посложнее, но в итоге удобнее. Подготовка - указываем питоновской программе сишную сигнатуру:

Python
1
2
3
4
5
6
7
8
import ctypes
from numpy.ctypeslib import ndpointer
lib = ctypes.cdll.LoadLibrary("./ctest.so")
fun = lib.cfun
fun.restype = None
fun.argtypes = [ndpointer(ctypes.c_double, flags="C_CONTIGUOUS"),
                ctypes.c_size_t,
                ndpointer(ctypes.c_double, flags="C_CONTIGUOUS")]

Собственно, вызов:

Python
1
2
3
indata = numpy.ones((5,6))
outdata = numpy.empty((5,6))
fun(indata, indata.size, outdata)

@dj_jd · 12.12.2019, 22:46 **[ТС]**

Код работает, но я немного туплю и не могу его запустить для массивов int. Можете написать полный код (на си и python) чтобы из массива numpy [[1, 2], [3, 4]] получить массив [[3, 4], [5, 6]]. Когда я пытаюсь это сделать, он выводит ошибку ctypes.ArgumentError: argument 1: <class 'TypeError'>: array must have data type int32
вот код:

C
1
2
3
4
5
void fun(short* input, int length, short* output) {
    for (int i = 0; i < length; i++) {
        output[i] = input[i] + 2;
    }
}

Python
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
import ctypes
from numpy.ctypeslib import ndpointer
import numpy
import os
 
os.system('gcc -shared -o first.so first.c')
 
lib = ctypes.cdll.LoadLibrary("./first.so")
pfun = lib.fun
pfun.restype = None
pfun.argtypes = [ndpointer(ctypes.c_int, flags="C_CONTIGUOUS"),
                ctypes.c_int,
                ndpointer(ctypes.c_size_t, flags="C_CONTIGUOUS")]
 
indata = numpy.array([[1, 2], [3, 4]])
outdata = numpy.array([[1, 1], [1, 1]])
print(indata)
print(outdata)
pfun(indata, indata.size, outdata)
print(indata)
print(outdata)

Как исправить ошибку?

@dondublon · 13.12.2019, 10:01

dj_jd, не знаю. Последний раз передавал массивы numpy в нативный код много лет назад, и это был delphi

Но вы сверьте типы, в первую очередь.

@dj_jd · 13.12.2019, 16:43 **[ТС]**

По ходу работы возник новый вопрос. Я смог нормально запустить код си с помощью ctypes и спокойно работать с массивами numpy. Но в функции много вычислительных моментов и она сильно проседала по времени, когда я писал ее на python. Поэтому я переписал ее на си и использовал ctypes. Но почему-то код компилируется опять очень долго (хотя если компилировать похожий код с похожими алгоритмами на чистом си, то все летает). Разве использование ctypes не ускоряет код на Python? Или он просто позволяет запускать модули на си и нет никакого ускорения?

@dondublon · 13.12.2019, 18:16

dj_jd,

Разве использование ctypes не ускоряет код на Python? Или он просто позволяет запускать модули на си и нет никакого ускорения?

Именно. Для взаимодействия с нативным кодом.

Новые блоги и статьи Все статьи Все блоги /
SDL3 для Web (WebAssembly): Загрузка PNG с прозрачным фоном с помощью SDL3_image 8Observer8 10.02.2026 Содержание блога Библиотека SDL3_image содержит инструменты для расширенной работы с изображениями. Пошагово создадим проект для загрузки изображения формата PNG с альфа-каналом (с прозрачным. . .	Установка Qt-версии Lazarus IDE в Debian Trixie Xfce volvo 10.02.2026 В общем, достали меня глюки IDE Лазаруса, собранной с использованием набора виджетов Gtk2 (конкретно: если набирать текст в редакторе и вызвать подсказку через Ctrl+Space, то после закрытия окошка. . .	SDL3 для Web (WebAssembly): Работа со звуком через SDL3_mixer 8Observer8 08.02.2026 Содержание блога Пошагово создадим проект для загрузки звукового файла и воспроизведения звука с помощью библиотеки SDL3_mixer. Звук будет воспроизводиться по клику мышки по холсту на Desktop и по. . .	SDL3 для Web (WebAssembly): Основы отладки веб-приложений на SDL3 по USB и Wi-Fi, запущенных в браузере мобильных устройств 8Observer8 07.02.2026 Содержание блога Браузер Chrome имеет средства для отладки мобильных веб-приложений по USB. В этой пошаговой инструкции ограничимся работой с консолью. Вывод в консоль - это часть процесса. . .
SDL3 для Web (WebAssembly): Обработчик клика мыши в браузере ПК и касания экрана в браузере на мобильном устройстве 8Observer8 02.02.2026 Содержание блога Для начала пошагово создадим рабочий пример для подготовки к экспериментам в браузере ПК и в браузере мобильного устройства. Потом напишем обработчик клика мыши и обработчик. . .	Философия технологии iceja 01.02.2026 На мой взгляд у человека в технических проектах остается роль генерального директора. Все остальное нейронки делают уже лучше человека. Они не могут нести предпринимательские риски, не могут. . .	SDL3 для Web (WebAssembly): Вывод текста со шрифтом TTF с помощью SDL3_ttf 8Observer8 01.02.2026 Содержание блога В этой пошаговой инструкции создадим с нуля веб-приложение, которое выводит текст в окне браузера. Запустим на Android на локальном сервере. Загрузим Release на бесплатный. . .	SDL3 для Web (WebAssembly): Сборка C/C++ проекта из консоли 8Observer8 30.01.2026 Содержание блога Если вы откроете примеры для начинающих на официальном репозитории SDL3 в папке: examples, то вы увидите, что все примеры используют следующие четыре обязательные функции, а. . .

@dj_jd 0 / 0 / 0 Регистрация: 12.12.2019 Сообщений: 26

	ctypes & numpy 12.12.2019, 10:34. Показов 1925. Ответов 5 Метки numpy, python 3 (Все метки) Доброе утро! Я новичок в Python'e и мне нужно ускорить код для работы с матрицами Numpy. Я так понял что в библиотеке Numpy есть специальные методы для работы с ctypes, но не могу нормально разобраться. Объясните как передать матрицу в си код и из си получить новую матрицу. Если можете, напишите самый простейший пример в котором в Python создается массив Numpy [[1, 2], [3, 4]], она передается через ctypes в код си, который увеличивает на 1 каждый элемент. Новая матрица передается в Python который выводит новую матрицу. Заранее спасибо и просьба не закидывать меня фразами типа "документация в помощь") 0

@dondublon 4652 / 2072 / 366 Регистрация: 17.03.2012 Сообщений: 10,182 Записей в блоге: 6
	13.12.2019, 10:01
	dj_jd, не знаю. Последний раз передавал массивы numpy в нативный код много лет назад, и это был delphi Но вы сверьте типы, в первую очередь. 0

@dj_jd 0 / 0 / 0 Регистрация: 12.12.2019 Сообщений: 26
	13.12.2019, 16:43 [ТС]
	По ходу работы возник новый вопрос. Я смог нормально запустить код си с помощью ctypes и спокойно работать с массивами numpy. Но в функции много вычислительных моментов и она сильно проседала по времени, когда я писал ее на python. Поэтому я переписал ее на си и использовал ctypes. Но почему-то код компилируется опять очень долго (хотя если компилировать похожий код с похожими алгоритмами на чистом си, то все летает). Разве использование ctypes не ускоряет код на Python? Или он просто позволяет запускать модули на си и нет никакого ускорения? 0

ctypes & numpy

Решение