python - 分配到项目大小 > 1 的 Python 3.x 缓冲区

Question

我正在尝试通过 Python 3.x 缓冲区接口(interface)公开图像像素信息缓冲区(32 位 RGBA)。经过相当多的尝试之后，我能够像这样工作:

int Image_get_buffer(PyObject* self, Py_buffer* view, int flags)
{
    int img_len;
    void* img_bytes;

    // Do my image fetch magic
    get_image_pixel_data(self, &img_bytes, &img_len);

    // Let python fill my buffer
    PyBuffer_FillInfo(view, self, img_bytes, img_len, 0, flags); 
}

在 python 中我可以像这样玩:

mv = memoryview(image)
print(mv[0]) # prints b'\x00'
mv[0] = b'\xFF' # set the first pixels red component to full
mx[0:4] = b'\xFF\xFF\xFF\xFF' # set the first pixel to white

而且效果非常好。但是，如果我可以使用完整像素值(int，4 字节)而不是单个字节，那就太好了，所以我修改了缓冲区提取，如下所示:

int Image_get_buffer(PyObject* self, Py_buffer* view, int flags)
{
    int img_len;
    void* img_bytes;

    // Do my image fetch magic
    get_image_pixel_data(self, &img_bytes, &img_len);

    // Fill my buffer manually (derived from the PyBuffer_FillInfo source)
    Py_INCREF(self);
    view->readonly = 0;
    view->obj = self;
    view->buf = img_bytes;
    view->itemsize = 4;
    view->ndim = 1;
    view->len = img_len;
    view->suboffsets = NULL;

    view->format = NULL;
    if ((flags & PyBUF_FORMAT) == PyBUF_FORMAT)
        view->format = "I";

    view->shape = NULL;
    if ((flags & PyBUF_ND) == PyBUF_ND)
    {
        Py_ssize_t shape[] = { (int)(img_len/4) };
        view->shape = shape;
    }

    view->strides = NULL;
    if((flags & PyBUF_STRIDED) == PyBUF_STRIDED)
    {
        Py_ssize_t strides[] = { 4 };
        view->strides = strides;
    }

    return 0;
}

这实际上返回了数据，我可以正确读取它，但是现在任何尝试向其中赋值的尝试都失败了!

mv = memoryview(image)
print(mv[0]) # prints b'\x00\x00\x00\x00'
mv[0] = 0xFFFFFFFF # ERROR (1)
mv[0] = b'\xFF\xFF\xFF\xFF' # ERROR! (2)
mv[0] = mv[0] # ERROR?!? (3)

在情况 1 中，错误通知我 'int' 不支持缓冲区接口(interface)，这是一种耻辱并且有点令人困惑(毕竟我确实指定了缓冲区格式是“I” ), 但我可以处理。但是，如果情况 2 和情况 3 变得非常奇怪:这两种情况都会给我一个 TypeError reading mismatching item sizes for "my.Image"and "bytes" (Where my.Image 显然是我的图像类型)

这让我很困惑，因为我传入的数据显然与我从该元素中获取的数据大小相同。如果 itemsize 大于 1，似乎缓冲区只是停止允许赋值。当然，这个接口(interface)的文档非常稀疏，仔细阅读 python 代码并没有真正给出任何使用示例，所以我很困惑。我是否遗漏了一些说明“当项目大小 > 1 时缓冲区基本上变得无用”的文档片段，我是否做错了我看不到的事情，或者这是 Python 中的错误？ (针对 3.1.1 进行测试)

感谢您就此(公认的高级)问题提供的任何见解!

Answer 1

我在函数 memory_ass_sub 的 python 代码中(在对象的 memoryobject.c 中)找到了这个:

/* XXX should we allow assignment of different item sizes
   as long as the byte length is the same?
   (e.g. assign 2 shorts to a 4-byte slice) */
if (srcview.itemsize != view->itemsize) {
    PyErr_Format(PyExc_TypeError,
        "mismatching item sizes for \"%.200s\" and \"%.200s\"", 
        view->obj->ob_type->tp_name, srcview.obj->ob_type->tp_name);
    goto _error;
}

这就是后两个错误的来源。看起来即使是 mv[0] 的项目大小仍然不等于它自己。

更新

这是我认为正在发生的事情。当您尝试在 mv 中分配某些内容时，它会调用 Objects/memoryobject.c 中的 memory_ass_sub，但该函数仅将 PyObject 作为输入。然后使用 PyObject_GetBuffer 函数将该对象更改为内部缓冲区，即使在 mv[0] 的情况下它已经是一个缓冲区(并且是您想要的缓冲区!)。我的猜测是此函数获取对象并将其放入 itemsize=1 的简单缓冲区中，而不管它是否已经是缓冲区。这就是为什么即使对于

mv[0] = mv[0]

第一次赋值的问题，

mv[0] = 0xFFFFFFFF

源于(我认为)检查 int 是否能够用作缓冲区，根据我的理解，目前它还没有设置。

换句话说，缓冲系统目前无法处理大于 1 的项目大小。它看起来并不遥远，但您需要做更多的工作。如果你确实让它工作了，你应该将更改提交回主要的 Python 发行版。

另一个更新

您第一次尝试分配 mv[0] 时的错误代码源于当调用 PyObject_CheckBuffer 时 int 使 PyObject_CheckBuffer 失败。显然，系统只处理来自可缓冲对象的副本。这似乎也应该改变。

结论

目前 Python 缓冲系统无法像您猜测的那样处理 itemsize > 1 的项目。此外，它无法处理从非缓冲对象(例如整数)到缓冲区的分配。