Python `ctypes` - 如何将 C 函数返回的缓冲区复制到字节数组中

Question

C 函数返回指向 POINTER(c_ubyte) 类型缓冲区的指针(以下代码中的 image_data 变量)。我希望这些数据由 Python 管理，因此我想将其复制到 bytearray 中。这是函数调用

image_data = stb_image.stbi_load(filename_cstr, byref(width),
                                 byref(height), byref(num_channels), 
                                 c_int(expected_num_channels))

只有在调用之后我们才能知道图像的宽度和高度，因此无法预先分配bytearray。

我会用

 array_type = c.c_ubyte * (num_channels.value * width.value * height.value)

 image_data_bytearray = bytearray(cast(image_data, array_type))

但是要转换的类型必须是指针，而不是数组，所以我收到错误。

TypeError: cast() argument 2 must be a pointer type, not c_ubyte_Array_262144

我应该做什么？

Answer 1

好的，阅读评论中链接的问题的答案(感谢@“John Zwinck”和@“eryksun”)，有两种存储数据的方法，或者在 bytearray 中> 或 numpy.array。在所有这些片段中，image_data 的类型为 POINTER(c_ubyte)，并且我们将 array_type 定义为 -

array_type = c_ubyte * num_channels * width * height

我们可以先创建一个字节数组，然后循环并设置字节

arr_bytes = bytearray(array_size)
for i in range(array_size):
    arr_bytes[i] = image_data[i]

<小时/>

或者更好的方法是使用 from_address 创建一个 C 数组实例，然后用它初始化一个 bytearray -

image_data_carray = array_type.from_address(addressof(image_data.contents))

# Copy into bytearray
image_data_bytearray = bytearray(image_data_carray)

在写入图像的过程中(没有问这个问题，只是为了完整性而共享)，我们可以像这样获取指向字节数组数据的指针并将其交给stbi_write_png

image_data_carray = array_type.from_buffer(image_data_bytearray)
image_data = cast(image_data_carray, POINTER(c_ubyte))

<小时/>

基于 numpy 的方法如链接问题中的答案

address = addressof(image_data.contents)
image_data_ptr = np.ctypeslib.as_array(array_type.from_address(address))

然而，这仅指向 C 函数返回的内存，不会复制到 Python 管理的数组对象中。我们可以通过创建一个 numpy 数组来复制

image_data = np.array(image_data_ptr)

为了确认我已经在那里做了assert all(arr_np == arr_bytes)。并且arr_np.dtype是uint8。

在写入图像的过程中，我们可以获得一个指向 numpy 数组数据的指针，如下所示

image_data = image_data_numpy.ctypes.data_as(POINTER(c_ubyte))