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我想在 C 中实现一个函数,它将两个矩阵作为 numpy 数组的输入并返回另一个矩阵。
首先我在文件 f_2_mat_in.c
中有 C 函数:
#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <math.h>
double *f_2_mat_in(
const double *matrix_one,
size_t n,
size_t m,
const double *matrix_two,
size_t u,
size_t v
)
{
double *matrix_out = malloc(sizeof *matrix_out * n * m);
for (size_t i = 0; i < n; i++){
for (size_t j = 0; j < m; j++){
printf("%f ", matrix_one[i * m + j]);
matrix_out[i * m + j] = matrix_one[i * m + j];
printf("--\n");
}
}
for (size_t i = 0; i < u; i++){
for (size_t j = 0; j < v; j++){
printf("%f ", matrix_two[u * v + j]);
printf("--\n");
}
}
printf("\n");
return matrix_out;
}
然后我有了使用 f_2_mat_in
的 main.py
python 脚本:c
from ctypes import c_void_p, c_double, c_size_t, c_int, cdll, POINTER
from numpy.ctypeslib import ndpointer
import pdb
import numpy as np
c_double_p1 = POINTER(c_double)
c_double_p2 = POINTER(c_double)
n = 5
m = 4
kernel_size = 3
u = 3
v = 6
matrix_one = np.random.randn(n, m).astype(c_double)
matrix_one[0][1] = np.nan
lib = cdll.LoadLibrary("f_2_mat_in.so")
f_2_mat_in = lib.f_2_mat_in
f_2_mat_in.argtypes = c_int, c_double_p1, c_size_t, c_size_t, c_double_p2, c_size_t, c_size_t
f_2_mat_in.restype = ndpointer(
dtype=c_double,
shape=(n,m),
flags='C')
f_2_mat_in.restype = ndpointer(
dtype=c_double,
shape=(u,v),
flags='C')
matrix_out = f_2_mat_in(
c_int(kernel_size),
matrix_one.ctypes.data_as(c_double_p1),
c_size_t(n),
c_size_t(m),
matrix_one.ctypes.data_as(c_double_p2),
c_size_t(u),
c_size_t(v))
print("matrix_one:", matrix_one)
print("matrix_two:", matrix_two)
print("matrix_out:", matrix_out)
print("matrix_one.shape:", matrix_one.shape)
print("matrix_two.shape:", matrix_two.shape)
print("matrix_out.shape:", matrix_out.shape)
print("in == out", matrix_one == matrix_out)
pdb.set_trace()
最后我有了编译 C 脚本并运行 pyhon 脚本的 bash 脚本:
a=f_2_mat_in
cc -fPIC -shared -o $a.so $a.c && python main.py
我收到以下错误(在 MacOS 11.6.1
中):
Python(53609,0x111c84e00) malloc: can't allocate region
:*** mach_vm_map(size=5626830804037632, flags: 100) failed (error code=3)
Python(53609,0x111c84e00) malloc: *** set a breakpoint in malloc_error_break to debug
我做错了什么?
最佳答案
检查 [SO]: C function called from Python via ctypes returns incorrect value (@CristiFati's answer)对于使用 CTypes 时的常见错误(关于argtypes、restype)。< br/>但是自从使用 NumPy 数组后,可以根据 [NumPy]: C-Types Foreign Function Interface (numpy.ctypeslib) 进一步改进。 .
原代码有问题:
C:
索引在第 2nd 循环内越界(U未定义 Behavior)
矩阵未被释放(内存泄漏)
Python:
argtypes 和 restype 未正确设置
2nd 矩阵未定义
还有很多
所以我决定从头开始。
我假设(因为我没有运行原始代码)malloc 错误是因为它试图取消引用 Python st 参数em>' 传递了一个 int,而 C 将它解释为一个 double* - 这是(再次)UB。
dll00.c:
#include <math.h>
#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#if defined(_WIN32)
# define DLL00_EXPORT_API __declspec(dllexport)
#else
# define DLL00_EXPORT_API
#endif
#define ELEMENT_TYPE double
#if defined(__cplusplus)
extern "C" {
#endif
DLL00_EXPORT_API ELEMENT_TYPE* matrixFunc(const ELEMENT_TYPE *pMat0, size_t rows0, size_t cols0, const ELEMENT_TYPE *pMat1, size_t rows1, size_t cols1);
DLL00_EXPORT_API void deallocArray(ELEMENT_TYPE *pMat);
#if defined(__cplusplus)
}
#endif
ELEMENT_TYPE* matrixFunc(
const ELEMENT_TYPE *pMat0,
size_t rows0,
size_t cols0,
const ELEMENT_TYPE *pMat1,
size_t rows1,
size_t cols1)
{
size_t matSize = sizeof(ELEMENT_TYPE) * cols0 * rows0;
ELEMENT_TYPE *pRet = (ELEMENT_TYPE*)(malloc(matSize));
printf("\nC: - 1st matrix (%zu, %zu):\n", rows0, cols0);
memcpy(pRet, pMat0, matSize); // Faster than setting each element individually
for (size_t i = 0; i < rows0; ++i) {
for (size_t j = 0; j < cols0; ++j) {
printf("%3.3f ", pMat0[i * cols0 + j]);
//pRet[i * cols0 + j] = pMat0[i * cols0 + j];
}
printf("\n");
}
printf("\nC: - 2nd matrix (%zu, %zu):\n", rows1, cols1);
for (size_t i = 0; i < rows1; ++i) {
for (size_t j = 0; j < cols1; ++j) {
printf("%3.3f ", pMat1[i * cols1 + j]);
}
printf("\n");
}
printf("\n");
return pRet;
}
void deallocArray(ELEMENT_TYPE *pMat)
{
if (pMat)
free(pMat);
}
code00.py:
#!/usr/bin/env python
import ctypes as cts
import sys
import numpy as np
DLL_NAME = "./dll00.{:s}".format("dll" if sys.platform[:3].lower() == "win" else "so")
def np_mat_type(rows, cols, element_type=float):
return np.ctypeslib.ndpointer(dtype=element_type, shape=(rows, cols), flags="C_CONTIGUOUS")
def main(*argv):
np.set_printoptions(precision=3)
rows0 = 5
cols0 = 4
kernel_size = 3
rows1 = 3
cols1 = 6
mat0 = np.random.randn(rows0, cols0).astype(cts.c_double)
mat1 = np.random.randn(rows1, cols1).astype(cts.c_double)
dll = cts.CDLL(DLL_NAME)
matrix_func = dll.matrixFunc
matrix_func.argtypes = (
np_mat_type(rows0, cols0), cts.c_size_t, cts.c_size_t,
np_mat_type(rows1, cols1), cts.c_size_t, cts.c_size_t)
matrix_func.restype = np_mat_type(rows0, cols0)
dealloc_array = dll.deallocArray
dealloc_array.argtypes = (np_mat_type(rows0, cols0),)
dealloc_array.restype = None
print("mat0:")
print(mat0)
print("\nmat1:")
print(mat1)
mat_res = matrix_func(mat0, rows0, cols0, mat1, rows1, cols1)
print("result:")
print(mat_res)
print("\nequality:", np.all(mat_res == mat0))
dealloc_array(mat_res)
if __name__ == "__main__":
print("Python {:s} {:03d}bit on {:s}\n".format(" ".join(elem.strip() for elem in sys.version.split("\n")),
64 if sys.maxsize > 0x100000000 else 32, sys.platform))
rc = main(*sys.argv[1:])
print("\nDone.\n")
sys.exit(rc)
输出:
Nix(Linux):
(qaic-env) [cfati@cfati-5510-0:/mnt/e/Work/Dev/StackOverflow/q073806188]> ~/sopr.sh
### Set shorter prompt to better fit when pasted in StackOverflow (or other) pages ###
[064bit prompt]> ls
code00.py dll00.c
[064bit prompt]> gcc -fPIC -shared -o dll00.so dll00.c
[064bit prompt]> ls
code00.py dll00.c dll00.so
[064bit prompt]>
[064bit prompt]> python ./code00.py
Python 3.8.10 (default, Jun 22 2022, 20:18:18) [GCC 9.4.0] 064bit on linux
mat0:
[[-0.83 -0.892 -1.137 0.333]
[-0.608 -1.403 -0.74 0.652]
[-0.299 -1.987 -1.009 -0.35 ]
[-0.383 1.173 0.772 -0.616]
[-1.063 -0.33 0.124 -0.639]]
mat1:
[[ 0.017 0.207 0.051 0.269 0.131 0.282]
[ 0.911 0.686 0.491 -1.846 -2.196 0.287]
[ 1.897 -0.174 2.99 -0.104 -0.376 -0.404]]
C: - 1st matrix (5, 4):
-0.830 -0.892 -1.137 0.333
-0.608 -1.403 -0.740 0.652
-0.299 -1.987 -1.009 -0.350
-0.383 1.173 0.772 -0.616
-1.063 -0.330 0.124 -0.639
C: - 2nd matrix (3, 6):
0.017 0.207 0.051 0.269 0.131 0.282
0.911 0.686 0.491 -1.846 -2.196 0.287
1.897 -0.174 2.990 -0.104 -0.376 -0.404
result:
[[-0.83 -0.892 -1.137 0.333]
[-0.608 -1.403 -0.74 0.652]
[-0.299 -1.987 -1.009 -0.35 ]
[-0.383 1.173 0.772 -0.616]
[-1.063 -0.33 0.124 -0.639]]
equality: True
Done.
获胜:
[cfati@CFATI-5510-0:e:\Work\Dev\StackOverflow\q073806188]> sopr.bat
### Set shorter prompt to better fit when pasted in StackOverflow (or other) pages ###
[prompt]> "c:\Install\pc032\Microsoft\VisualStudioCommunity\2019\VC\Auxiliary\Build\vcvarsall.bat" x64 > nul
[prompt]> dir /b
code00.py
dll00.c
dll00.so
[prompt]> cl /nologo /MD /DDLL dll00.c /link /NOLOGO /DLL /OUT:dll00.dll
dll00.c
Creating library dll00.lib and object dll00.exp
[prompt]> dir /b
code00.py
dll00.c
dll00.dll
dll00.exp
dll00.lib
dll00.obj
dll00.so
[prompt]>
[prompt]> "e:\Work\Dev\VEnvs\py_pc064_03.09_test0\Scripts\python.exe" ./code00.py
Python 3.9.9 (tags/v3.9.9:ccb0e6a, Nov 15 2021, 18:08:50) [MSC v.1929 64 bit (AMD64)] 064bit on win32
mat0:
[[-0.883 1.441 -1.563 1.452]
[-1.751 -0.625 -0.782 -0.326]
[-0.257 -0.838 -0.356 -0.187]
[ 0.503 0.981 0.041 0.383]
[-0.637 -1.098 0.122 1.086]]
mat1:
[[ 1.139 1.059 0.621 1.128 0.872 -0.163]
[-0.159 0.15 0.163 1.379 0.486 0.349]
[ 0.855 0.447 -1.12 0.257 -0.22 0.099]]
C: - 1st matrix (5, 4):
-0.883 1.441 -1.563 1.452
-1.751 -0.625 -0.782 -0.326
-0.257 -0.838 -0.356 -0.187
0.503 0.981 0.041 0.383
-0.637 -1.098 0.122 1.086
C: - 2nd matrix (3, 6):
1.139 1.059 0.621 1.128 0.872 -0.163
-0.159 0.150 0.163 1.379 0.486 0.349
0.855 0.447 -1.120 0.257 -0.220 0.099
result:
[[-0.883 1.441 -1.563 1.452]
[-1.751 -0.625 -0.782 -0.326]
[-0.257 -0.838 -0.356 -0.187]
[ 0.503 0.981 0.041 0.383]
[-0.637 -1.098 0.122 1.086]]
equality: True
Done.
关于python - 如何在 C 中编写一个函数,它将两个矩阵作为 numpy 数组的输入,我们在Stack Overflow上找到一个类似的问题: https://stackoverflow.com/questions/73806188/
C语言sscanf()函数:从字符串中读取指定格式的数据 头文件: ?
最近,我有一个关于工作预评估的问题,即使查询了每个功能的工作原理,我也不知道如何解决。这是一个伪代码。 下面是一个名为foo()的函数,该函数将被传递一个值并返回一个值。如果将以下值传递给foo函数,
CStr 函数 返回表达式,该表达式已被转换为 String 子类型的 Variant。 CStr(expression) expression 参数是任意有效的表达式。 说明 通常,可以
CSng 函数 返回表达式,该表达式已被转换为 Single 子类型的 Variant。 CSng(expression) expression 参数是任意有效的表达式。 说明 通常,可
CreateObject 函数 创建并返回对 Automation 对象的引用。 CreateObject(servername.typename [, location]) 参数 serv
Cos 函数 返回某个角的余弦值。 Cos(number) number 参数可以是任何将某个角表示为弧度的有效数值表达式。 说明 Cos 函数取某个角并返回直角三角形两边的比值。此比值是
CLng 函数 返回表达式,此表达式已被转换为 Long 子类型的 Variant。 CLng(expression) expression 参数是任意有效的表达式。 说明 通常,您可以使
CInt 函数 返回表达式,此表达式已被转换为 Integer 子类型的 Variant。 CInt(expression) expression 参数是任意有效的表达式。 说明 通常,可
Chr 函数 返回与指定的 ANSI 字符代码相对应的字符。 Chr(charcode) charcode 参数是可以标识字符的数字。 说明 从 0 到 31 的数字表示标准的不可打印的
CDbl 函数 返回表达式,此表达式已被转换为 Double 子类型的 Variant。 CDbl(expression) expression 参数是任意有效的表达式。 说明 通常,您可
CDate 函数 返回表达式,此表达式已被转换为 Date 子类型的 Variant。 CDate(date) date 参数是任意有效的日期表达式。 说明 IsDate 函数用于判断 d
CCur 函数 返回表达式,此表达式已被转换为 Currency 子类型的 Variant。 CCur(expression) expression 参数是任意有效的表达式。 说明 通常,
CByte 函数 返回表达式,此表达式已被转换为 Byte 子类型的 Variant。 CByte(expression) expression 参数是任意有效的表达式。 说明 通常,可以
CBool 函数 返回表达式,此表达式已转换为 Boolean 子类型的 Variant。 CBool(expression) expression 是任意有效的表达式。 说明 如果 ex
Atn 函数 返回数值的反正切值。 Atn(number) number 参数可以是任意有效的数值表达式。 说明 Atn 函数计算直角三角形两个边的比值 (number) 并返回对应角的弧
Asc 函数 返回与字符串的第一个字母对应的 ANSI 字符代码。 Asc(string) string 参数是任意有效的字符串表达式。如果 string 参数未包含字符,则将发生运行时错误。
Array 函数 返回包含数组的 Variant。 Array(arglist) arglist 参数是赋给包含在 Variant 中的数组元素的值的列表(用逗号分隔)。如果没有指定此参数,则
Abs 函数 返回数字的绝对值。 Abs(number) number 参数可以是任意有效的数值表达式。如果 number 包含 Null,则返回 Null;如果是未初始化变量,则返回 0。
FormatPercent 函数 返回表达式,此表达式已被格式化为尾随有 % 符号的百分比(乘以 100 )。 FormatPercent(expression[,NumDigitsAfterD
FormatNumber 函数 返回表达式,此表达式已被格式化为数值。 FormatNumber( expression [,NumDigitsAfterDecimal [,Inc
我是一名优秀的程序员,十分优秀!