Cython：“无法转换 Python 对象”错误

Question

我正在尝试让一个测试项目工作，该项目通过 Python 调用一个带有数组参数的 C 函数：

test.cpp：

void testFn(int arr[]);

void testFn(int arr[])
{
    arr[0] = 1;
    arr[1] = 2;
} 

caller.pyx：

import ctypes

cdef extern from "test.cpp":
    void testFn(int arr[])

def myTest():
    a = [0, 0]
    arr = a.ctypes.data_as(ctypes.POINTER(ctypes.c_integer))
    testFn(arr)
    print(arr)

setup.caller.py：

from distutils.core import setup
from distutils.extension import Extension
from Cython.Distutils import build_ext

sourcefiles = ['caller.pyx']
ext_modules = [Extension("caller", sourcefiles)]

setup(
    name = 'test app',
    cmdclass = {'build_ext': build_ext},
    ext_modules = ext_modules
)

但是当我尝试构建项目时出现错误：

$ python setup.caller.py build_ext --inplace
running build_ext
cythoning caller.pyx to caller.c

Error compiling Cython file:
------------------------------------------------------------
...
def myTest():
    a = [0, 0]
    arr = a.ctypes.data_as(ctypes.POINTER(ctypes.c_integer))
    testFn(arr)
          ^
------------------------------------------------------------

caller.pyx:13:11: Cannot convert Python object to 'int *'

Answer 1

这个问题经常出现，但我找不到一个好的重复目标，这超出了“只要这样做，它就会起作用”。

这是一种非常常见的情况：您尝试将一些 python 数据结构传递给需要指针 int *, double *,... 的 c 代码。但是指针不是 python 对象，所以我们不能将它们从/传递到 python 代码。

Cython 可以自动处理到int、double、float 等的转换，甚至是char *（它是一个以null 结尾的c 字符串）和一些stl-containers，但不能转换为指针（ char *是一个例外）。

有两种最常见的情况：

1. python-data 的内部表示已经是一个 c 数组（array.array，numpy-arrays）。
2. 内部表示不是连续数组（例如list）

1.通过内存视图传递：

在 python 中我们无法以某种方式获取指针，所以这必须在 cython 中完成。我将array.array 或numpy.array（或任何其他支持buffer-protocol 的python 对象，对于ctypes.Array 参见例如这个SO-question）传递给cython 函数的第一选择是内存视图：

def myTest(int[:] arr):
    testFn(&arr[0])

现在从 python 调用它：

>>> import array
>>> a=array.array('i', [0]*2)
>>> import caller
>>> caller.myTest(a)
>>> a
array('i', [1, 2]) #it worked

以下很重要

1. int[:] 是一个 Python 对象（类型化内存视图），因此可以将其传递给 Python 函数（def 或 cpdef）。
2. &arr[0] 用于获取内存视图的缓冲区地址。其结果类型为int *。
3. 函数的调用是“类型安全的”，你不能将array.array('I', [0]*2)传递给它，因为它不是int-memory-view，而是unsigned int-memory-view。李>

2。传递非连续内存（例如列表）：

list 和 Co. 还有更多工作：信息不存储在普通 c 数组中，因此我们需要先将它们复制到连续内存中，将此临时变量传递给我们的 c 代码并复制结果回到列表，我们的 cython 函数如下所示

import array
def myTest2(lst):
    tmp=array.array('i', lst)
    myTest(tmp)
    lst.clear()
    lst.extend(tmp)

现在重新加载 caller 模块后：

>>> lst=[0,0]
>>> caller.myTest2(lst)
[1, 2]

因此，可以将列表的内容传递给 c 函数，但如果您需要与 c 代码进行数据交换，基本上您希望使用 array.array 或 numpy.array。