如何正确地将 numpy 数组传递给 Cython 函数？

Question

这在很多地方都有描述，但我根本无法让它工作。我正在从 Cython 调用 C++ 函数：

cimport numpy as np
cdef extern from "test.h" namespace "mytest":
   void test(double *A, int m)

cdef int foo():
  cdef np.ndarray[double,mode="c"] a = np.array([1,2,3,4,5],dtype=float)
  # pass ptr to first element of 'a'
  test(&a[0], len(a))
  return 0

foo()

test.cpp 只是：

#include <stdio.h>
namespace mytest {
    void test(double *A, int m)
    {
    for (int i = 0; i < m; i++)
    {
        printf("%d is %f\n", i, A[i]);
    }
    }
}

test.h 只有：

namespace mytest {
  void test(double *A, int m);
}

这似乎可行，但什么时候需要np.ascontiguousarray？这样做就够了吗：

cdef np.ndarray[double,mode="c"] a = np.array([1,2,3,4,5],dtype=float)

或者你需要：

cdef np.ndarray[double,mode="c"] a = np.ascontiguousarray(np.array([1,2,3,4,5],dtype=float))

其次，更重要的是，这如何推广到二维数组？

处理二维数组

这是我将 2d numpy 数组传递给 C++ 的尝试，但它不起作用：

cdef np.ndarray[double,mode="c",ndim=2] a = np.array([[1,2],[3,4]],dtype=float)

称为：

test(&a[0,0], a.shape[0], a.shape[1])

在cpp代码中：

void test(double *A, int m, int n) 
{ 
  printf("reference 0,0 element\n");
  printf("%f\n", A[0][0]);
}

更新：正确答案

正确的答案是对数组使用线性索引，而不是[][] 语法。打印二维数组的正确方法是：

for (int i = 0; i < m; i++)
{
    for (int j = 0; j < n; j++)
    {
    printf("%d, %d is %f\n", i, j, A[i*m + j]);
    }
}

Answer 1

对于二维数组，您只需要 ndim 关键字：

cdef np.ndarray[double, mode="c", ndim=2]

结果可能会也可能不会与原始数据共享内存。如果它与原始共享内存，则该数组可能不连续，或者可能具有不寻常的跨步配置。在这种情况下，直接将缓冲区传递给 C/C++ 将是灾难性的。

您应该始终使用ascontiguousarray，除非您的 C/C++ 代码准备好处理非连续数据（在这种情况下，您需要将所有相关的步幅数据从 Cython 传递到C 函数）。如果输入数组已经是连续的，则不会进行复制。确保将兼容的dtype 传递给ascontiguousarray，以免冒第二个副本的风险（例如，必须从连续的float 数组转换为连续的double 数组）。