如何使用Cython将Python列表传递给C函数

Question

我正在使用Raspberry Pi与连接到GPIO的自定义硬件进行接口。控制软件是用Python编写的，而定制硬件的接口是用C编写的，因为它是一个更快的C实现。我现在需要从我的Python开始调用我的C函数，并且最近一直在学习如何在Cython中打包C。除了将Python列表传递给C函数之外，我已经掌握了所有工作。

我的自定义硬件需要从1到32字节的任何地方发送，因此需要使用数组。

我在网上阅读的Cython教程和其他参考资料非常简单，不包括如何将列表传递给C，使用numpy，我没有使用它，或者使用非常复杂的代码示例，缺乏足够的文档我正确理解它。

我现在有什么是：

test.c的

#include <stdio.h> 
#include "test.h" 
void pop(void) { 
    a[0] = 0x55; 
    a[1] = 0x66; 
    a[2] = 0x77; 
    a[3] = '\0'; 
} 
void putAll(int n, char c[]) { 
    memcpy(a, c, n); 
} 
char *getAll(void) { 
    return &a[0]; 
} 

test.h

char a[4]; 

void putAll(int n, char[]); 
char *getAll(void); 

pytest.pyx

cimport defns 

# Populate C array with values 
def pypop(): 
    defns.pop() 

# Pass python list to C 
def pyPutAll(int n, char[:] pyc): 
    cdef char* c = pyc 
    defns.putAll(n, c) 

# Get array from C 
def pyGetAll(): 
    cdef char* c = defns.getAll() 
    cdef bytes pyc = c 
    print pyc 

defns.pxd

cdef extern from "test.h": 
    char a[4] 
    void pop() 
    void putAll(int n, char c[]) 
    char *getAll() 

使用教程在cython.org，我GETALL（）和pop（）函数的工作，但是当我包括的putAll（）函数（从链接中找到的process_byte_data示例代码考虑，Unicode和字符串传递下>接受Python代码字符串），我得到这个错误：

python setup.py build_ext -i 

Error compiling Cython file: 
------------------------------------------------------------ 
... 

def pyputAll(int n, char[:] pyc): 
         ^
------------------------------------------------------------ 

pytest.pyx:13:25: Expected an identifier or literal 

现在，我有解决的办法 - 将多达32个字节为一个int和传球为长整型，然后用C拉开它 - 但它很丑陋。另外，除了使用C实现的库与我的自定义硬件接口与Python实现的接口之外，我不需要Cython获得任何性能提升。

任何帮助将不胜感激。

---

（编辑）解决方案

我设法得到这个工作。这里是我现在对任何需要它的人的代码。

pytest.pyx

... 
def pyPutAll(int n, c): 
    cdef int *ptr 
    ptr = <int *>malloc(n*cython.sizeof(int)) 
    if ptr is NULL: 
      raise MemoryError() 
    for i in xrange(n): 
      ptr[i] = c[i] 
    defns.putAll(n, ptr) 
    free(ptr) 
... 

test.c的

void putAll(int n, int c[]) 
{ 
    char d[n]; 
    int i; 
    for (i=0;i<n;i++) { 
      d[i] = c[i]; 
    } 
    memcpy(addr, d, n); 
} 

此代码是不是最佳的，因为它使用整数在Python /用Cython代码，然后将其转换在C函数为char 。 pytest.pyc中的pyPutAll()函数接受一个普通的python列表。然后它创建一个C指针并分配内存。遍历列表中的每个值都放入C数组中，然后最终将指针传递给C函数。

它完成了工作，但我相信别人可以提供更有效的解决方案。

马特

Answer 1

ctypes是更适合你正在尝试做的。

例如：（test.py）

from ctypes import create_string_buffer, c_char_p, c_int, CDLL 

libtest = CDLL("./libtest.so") 

_putAll = libtest.putAll 
_putAll.restype = None 
_putAll.argtypes = [c_int, c_char_p] 

def putAll(values): 
    """Expects a bytes object, bytearray, or a list of ints.""" 
    char_buffer = create_string_buffer(bytes(values)) 
    _putAll(len(char_buffer), char_buffer) 

getAll = libtest.getAll 
getAll.restype = c_char_p 
getAll.argtypes = None 

用法：

import test 
test.putAll(b"hello world") 
assert test.getAll() == b"hello world" 
test.putAll(bytearray(b"another string")) 
test.putAll([1, 2, 3, 255]) 

以上是蟒3。如果你正在运行python 2，那么你可以用bytes代替str，但是这个函数不太灵活。另外，请注意，create_string_buffer会创建一个C字符串（在字符串的末尾添加一个额外的NUL字符）。

要编译你需要做下面的共享库：

gcc -fPIC -g -c -Wall test.c 
gcc -shared -Wl,-soname,libtest.so.1 -o libtest.so test.o 

Answer 2

您可以使用Python的字节组与用Cython，我觉得比清洁和更容易的ctypes：

test.py

larr = bytearray([4, 1, 2]) 
pyPutAll(3, larr) 

这适用于您原来的putAll C功能：

test.c的

... 
void putAll(int n, char c[]) { 
    memcpy(a, c, n); 
} 
... 

pytest.pyx

# Pass python bytearray to C 
def pyPutAll(int n, char[:] pyc): 
    defns.putAll(n, &pyc[0]) 

如果你需要传递一个清单，你就必须把它转换到PYX函数中的向量，并传递给一个参考，而不是：

pytest.pyx

def pyPutAllList(int n, list pyc): 
    cdef vector[char] vec = pyc 
    defns.putAll(n, &vec[0])