como passar o array float * para o método C do script python cuja alocação de memória ocorre na camada C

Question

Estou tentando chamar métodos C de script Python, chamadas de método C em vez do método C ++. Estou alocando array dentro do método getResults () usando malloc (). Agora, a questão é como passar os argumentos para float * oresults no script python cuja alocação de memória ocorre dentro da camada C. Este é io.c

int getResults(char* iFilename, char* iStagename, int iStateidCnt, 
    int* Stateids, int iEntityIdCount, int* iEntityids, char* iEntityType,
    char* iVariablegroup, char* ivariable, int *oRescount,
    float* oResults)
{
    int Status, i;
        EString etype(iEntityType), stagename(iStagename);
    EString vargroup(iVariablegroup);
    std::vector<ERF_INT> entity_ids;
    std::vector<ERF_INT> stateids;
    std::vector<ERF_FLOAT> results;
    _CopyIntArrayIntoVector(iStateidCnt, Stateids, stateids);
    _CopyIntArrayIntoVector(iEntityIdCount, iEntityids, entity_ids);
    CreateIoInstance(iFilename, iStagename);
    ioData pIodata = CreateIoDataInstance();
    if (iEntityIdCount <= 0)
        pIodata.setWholeSection(true);
    else
    {
        pIodata.setWholeSection(false);
        pIodata.setEntityList(entity_ids);
    }
        
    pIodata.setStateList(stateids);
    pIodata.setType(etype);
    pIodata.setVariableGroup(iVariablegroup);
    pIodata.setVariable(ivariable);
        //This is C++ method
    Status = pIo->get_results(pIodata, results);
    *oRescount = results.size();
        //allocation for oresults whose size > 2
    oResults = (float*)malloc(results.size() * sizeof(float));
    _CopyVectorIntoDoubleArray(results, oResults);
    return Status;
}

test.py

from ctypes import *
import os, sys
dll = CDLL('D:\\erf_utils_python\\erf_utils_io.dll')
dll.getresults.argtypes = (c_char_p,c_char_p,c_int,POINTER(c_int),c_int,POINTER(c_int),c_char_p,
                                  c_char_p,c_char_p,POINTER(c_int),POINTER(c_float))
dll.getresults.restype = c_int


def make_array(ctype,arr):
    return len(arr),(ctype * len(arr))(*arr)

def getresults(filename,stagename,sids,eids,entitytype,groups,variables):
    if(len(sids)>0):
       stateidcount,stateids = make_array(c_int,sids)
    if(len(eids)>0):
       entityidcount,entityid = make_array(c_int,eids)
    oresultlen = c_int()
    float_values = POINTER(c_float)
    err = dll.getresults(filename,stagename,stateidcount,stateids,entityidcount,entityid,
                                entitytype,groups,variables,byref(oresultlen), byref(float_values))
    return err,oresultlen.value, float_values

filename = b'D:\\inputfile.h5'
stagename = b"post"
stateids = [2]
stateidcount = 1
entityidcount = 1
entityid = [1]
entitytype = b"test"
variablecount = 1
variablegroup = b"testdata"
variable = b"next"

err,oreslen,ores = getresults(filename,stagename,stateids,entityid,entitytype,variablegroup,variable)

TypeError: o argumento byref () deve ser uma instância de ctypes, não '_ctypes.PyCPointerType', este é o erro que recebo quando executo o script. Estou um pouco confuso sobre como enviar argumento para float * oresults no script.

Answer 1

O float* oResultsparâmetro é passado por valor, portanto, é impossível retornar um ponteiro alocado nesse parâmetro. Em vez disso, use um float** oResults.

Além disso, float_values = POINTER(c_float)é um tipo , não uma instância de um tipo. Portanto, byref(float_values)é equivalente ao C inválido &(float*). Em vez disso, você quer uma instância de um ponteiro POINTER(c_float)()(parênteses nota) e passar essa referência, semelhante ao C float *p; func(&p). Isso passará o ponteiro por endereço para a função C, que pode então modificá-lo como um parâmetro de saída.

Aqui está um exemplo simplificado com foco apenas nos parâmetros int *oRescounte float** oResults. Também é necessária uma função para liberar a alocação:

test.cpp

#include <vector>
#define API __declspec(dllexport)

extern "C" {
    API int getResults(size_t *oRescount, float** oResults) {
        std::vector<float> results {1.25,2.5,3.75,5.0}; // Simulated results
        *oRescount = results.size(); // Return size of results
        auto tmp = new float[results.size()]; // allocate
        for(size_t i = 0; i < results.size(); ++i) // copy vector to allocation
            tmp[i] = results[i];
        *oResults = tmp; // return allocation
        return 0;
    }

    API void freeResults(float* oResults) {
        delete [] oResults;
    }
}

test.py

from ctypes import *
dll = CDLL('./test')
dll.getResults.argtypes = POINTER(c_size_t),POINTER(POINTER(c_float))
dll.getResults.restype = c_int

def getresults():
    oRescount = c_size_t()         # instance to hold the returned size
    oResults = POINTER(c_float)()  # instance of a float* to hold the returned allocation.
    err = dll.getResults(byref(oRescount), byref(oResults))

    # oResults is a float* and it is possible to index past the end.
    # Make a copy into a Python list slicing to the correct size,
    # then free it so there is no memory leak.
    results = oResults[:oRescount.value]
    dll.freeResults(oResults)

    return err,results

err,ores = getresults()
print(err,ores)

Resultado:

0 [1.25, 2.5, 3.75, 5.0]

Answer 2

No código C ++, a assinatura int getResults(..., float* oResults)não é capaz de comunicar o ponteiro alocado de volta ao chamador. A linha

oResults = (float*)malloc(results.size() * sizeof(float));

define o oResultsponteiro localmente em getResults, sem afetar o chamador. A fim de saída de um ponteiro, você deve ou returnisso ou usar um argumento de ponteiro-para-ponteiro: int getResults(..., float** oResults).

No código Python, não estou familiarizado com ctypes, mas parece que float_values = POINTER(c_float)é um problema. POINTER(c_float)cria um tipo Python para um ponteiro flutuar. Você gostaria POINTER(c_float)()de fazer uma instância de tal ponteiro (que é inicialmente nulo).

Documentação de ctypes em ponteiros: https://docs.python.org/3/library/ctypes.html#pointers