如何使用SWIG将numpy数组转换为vector <int>＆（reference）

我的目标：

在python中创建3个numpy数组（其中2个将使用特定的值初始化），然后通过swig将所有三个数组发送到c ++函数中作为矢量引用（这是为了避免复制数据和失去效率）。进入c ++函数后，将两个数组相加，然后将它们的总和放在第三个数组中。

vec_ref.h

#include <vector>
#include <iostream>

void add_vec_ref(std::vector<int>& dst, std::vector<int>& src1, std::vector<int>& src2);

vec_ref.cpp

#include "vec_ref.h"
#include <cstring> // need for size_t
#include <cassert>

void add_vec_ref(std::vector<int>& dst, std::vector<int>& src1, std::vector<int>& src2) {
    std::cout << "inside add_vec_ref" << std::endl;
    assert(src1.size() == src2.size());
    dst.resize(src1.size());

    for (size_t i = 0; i < src1.size(); i++) {
        dst[i] = src1[i] + src2[i];
    }
}

vec_ref.i

%module vec_ref
%{
    #define SWIG_FILE_WITH_INIT
    #include "vec_ref.h"
%}

%include "numpy.i"
%init %{
import_array();
%}

%include "std_vector.i"
%template(vecInt) std::vector<int>;
// %template(vecIntRef) std::vector<int> &; 

// %apply (std::vector<int> * INPLACE_ARRAY1, int DIM1) {(std::vector<int> * dst, int a),(std::vector<int> * src1, int b),(std::vector<int> * src2, int c)};
// %apply (std::vector<int> * INPLACE_ARRAY1) {(std::vector<int> * dst),(std::vector<int> * src1),(std::vector<int> * src2)};
// %apply (std::vector<int> & INPLACE_ARRAY1) {(std::vector<int> & dst),(std::vector<int> & src1),(std::vector<int> & src2)};
// %apply (std::vector<int> & INPLACE_ARRAY1, int DIM1) {(std::vector<int> & dst, int a),(std::vector<int> & src1, int b),(std::vector<int> & src2, int c)};

%include "vec_ref.h"

生成文件

all:
    rm -f *.so *.o *_wrap.* *.pyc *.gch vec_ref.py
    swig -c++ -python vec_ref.i
    g++ -O0 -g3 -fpic -c vec_ref_wrap.cxx vec_ref.h vec_ref.cpp -I/home/lmckeereid/tools/anaconda3/pkgs/python-3.7.3-h0371630_0/include/python3.7m/
    g++ -O0 -g3 -shared vec_ref_wrap.o vec_ref.o -o _vec_ref.so

测试器

import vec_ref as vec
import numpy as np

a = np.array([1,2,3], dtype=np.intc)
b = np.array([4,5,6], dtype=np.intc)
c = np.zeros(len(a), dtype=np.intc)

print('---Before---\na:', a)
print('b:', b)
print('c:', c)

vec.add_vec_ref(c,a,b)

print('---After---\na:', a)
print('b:', b)
print('c:', c)

输出：

---Before---
a: [1 2 3]
b: [4 5 6]
c: [0 0 0]
Traceback (most recent call last):
  File "tester.py", line 12, in <module>
    vec.add_vec_ref(c,a,b)
TypeError: in method 'add_vec_ref', argument 1 of type 'std::vector< int,std::allocator< int > > &'

我已经尝试了在vec_ref.i中找到的所有注释掉的％apply和％template指令，但是它们没有用。

有没有我应该包括的一些类型映射？

— 其他性
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那不可能在C ++中，您只能创建对实际存在的对象的引用。但是，numpy数组不包含std::vector。

— pschill

相关阅读：stackoverflow.com/questions/51466189/...

— 加布里埃尔Devillers

我同意@pschill：如果不复制数据就无法获得std :: vector。

一种替代方法是使用std::span类模板（在C ++ 20中引入），或span使用库中定义的类似类模板。

创建std::span<int>将提供的视图的现有数据的在numpy阵列中，并提供许多方便的成员函数（例如operator[]，迭代器front()，back()等）的C ++。

创建范围将永远不会从numpy数组中复制数据。

— 尼古拉斯·M
source

感谢您提供我认为是最好的选择（除了建立自己的课程之外）。

— 其他

如果我真的想在我的C ++函数中使用（和修改）一个std :: vector而不进行复制，那我有什么选择？指向std :: vector的原始指针？shared_ptr到std :: vector？

— 加布里埃尔·德维勒斯

@GabrielDevillers，如果我理解您的问题，是否存在向量并且您想在函数中对其进行修改，我建议使用对该向量的引用： std::vector<T>& v

— NicholasM

@NicholasM我的意思是在要使用SWIG包装的API中。我问是因为我了解SWIG无法包装对向量的非const引用。

— Gabriel Devillers

哦对不起。我建议您创建一个针对您具体情况的新问题。

— NicholasM

您可以参考Facebook faiss库，该库以更优雅的方式实现您想要实现的目标。

特定于Python的：numpy数组<-> C ++指针接口（矢量）

您可以在其Github页面上查看代码。

— 王永欣
source