使用 ctypes 将数组从 python 传递到 C，然后在 Python 中使用该数组答案

【问题标题】：Passing an array from python to C using ctypes, then using that array in Python使用 ctypes 将数组从 python 传递到 C，然后在 Python 中使用该数组
【发布时间】：2020-10-25 13:11:35
【问题描述】：

我正在尝试创建一个histogram of Poisson random generated variables using Python and C。我想使用Python for plotting 和C for generating. This resulted in the following to codes

Python：

import ctypes
import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
import time

lam = 5.0
n = 1000000

def generate_poisson(lam, n):
    array = np.zeros(n, dtype= np.int)
    f = ctypes.CDLL('./generate_poisson.so').gen_poisson
    f(ctypes.c_double(lam), ctypes.c_int(n), ctypes.c_void_p(array.ctypes.data))
    return array

start_time = time.time()
array = generate_poisson(lam,n)
print(time.time() - start_time)

plt.hist(array, bins = [0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12], density = True)
plt.savefig('fig.png')
print(array)

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <time.h>
#include <math.h>

double get_random() { return ((double)rand() / (double)RAND_MAX); }

int poisson_random(double lam){
    int X;
    double prod, U, explam;

    explam = exp(-lam);
    X = 0;
    prod = 1.0;
    while (1){
        U = get_random();
        prod *= U;
        if (prod > explam){
            X+=1;
        }
        else {
            return X;
        }
    }
}

void gen_poisson(double lam, int n, void * arrayv)
{
    int * array = (int *) arrayv;
    int index = 0;
    srand(time(NULL));

    for (int i =0; i<n; i++, index++){
        //printf("before %d\n", array[i]);
        array[index++] = poisson_random(lam);
        //printf("after %d\n", array[i]);
    }
}

在gen_poisson() 的 for 循环中，理解为什么会这样工作，或者至少看起来可以正常工作的问题发生在。不知何故，使用array[index++] 而不是array[index] 会产生正确的直方图。但我真的不明白为什么会这样。当 for 循环更改为

时，该代码似乎也可以工作

for (int i =0; i<2*n; i++){
        //printf("before %d\n", array[i]);
        array[i++] = poisson_random(lam);
        //printf("after %d\n", array[i]);
}

有人可以解释为什么在这种情况下循环必须增加两次吗？我刚开始用 C 编程，而我有一些 Python 经验。所以假设罪魁祸首是我对C缺乏了解。提前谢谢你

【问题讨论】：

您能否澄清在不增加 index 的情况下 not 工作的程度？标题和标签提到了 Cython，这通常使编写正确的代码变得容易得多，但问题似乎没有包括它——你真的使用 Cython 吗？它与您的问题的相关程度如何？
你有一个 C 数组 long，而不是 int。
另外，NumPy already has a Poisson distribution sampling function。
我实际上是指 ctypes 而不是 Cython。我编辑了帖子，我的错
你的 Python 代码声明了一个 c_int 的 np.array ... 所以在 C 代码中更改为 long* 对我来说毫无意义。您的代码按原样工作，int 数组和 int* 具有正确的索引。

标签： python arrays c ctypes

【解决方案1】：

把gen_poisson改成：

void gen_poisson(double lam, int n, void * arrayv)
{
    long * array = (long *) arrayv;
    srand(time(NULL));
    for (int i =0; i<n; i++){
        array[i] = poisson_random(lam);
    }
}

解决问题。问题正如将数组声明为 int * 而不是 long * 所指出的那样。

【讨论】：