Python中使用ctypes调用C++的方法

在Python中可以通过几种方法调用C++的函数，这里介绍使用ctypes的方法。ctypes是Python自带的一个模块，能够直接载入C++生成的动态链接库，并调用其中的函数。示例如下

代码文件：add.cpp

int add(int a, int b) {
   return a+b;
}

头文件：add.h

extern "C"
int add(int a, int b);

编译命令

$ g++ -fPIC -shared -o add.so add.cpp

在Ubuntu系统通过上述编译命令生成动态链接库add.so。其中需要输出的函数必须定义为extern "C"类型，表示函数接口以C语言的格式输出。

在Python中的调用方法如下

from ctypes import *
lib = cdll.LoadLibrary('./add.so')
a = 5
b = 4
c = lib.add(a,b)
print("a + b = ", c)

这是比较简单的例子，对于使用numpy等数据类型的函数则需要更为复杂的形式，比如对于两个数组相加的例子

代码文件：add_arr.cpp

void add_arr(double a[10][10], double b[10][10], double c[10][10]) {
   for (int i=0; i<10; i++) {
       for (int j=0; j<10; j++) {
           c[i][j] = a[i][j] + b[i][j];
       }
   }
}

头文件：add_arr.h

extern "C"
void add_arr(double a[10][10], double b[10][10], double c[10][10]);

实现一个简单的数组相加的功能

在Python文件中调用的方法

from ctypes import *
def double_ptr(arr):
    ptr = arr.ctypes.data_as(POINTER(c_double))
    return ptr
lib = cdll.LoadLibrary('./add_arr.so')
lib_add_arr = lib.add_arr
lib_add_arr.argtypes = [     #指定函数调用的参数形式
    POINTER(c_double),         #ctypes定义下的指向64位浮点数的指针
    POINTER(c_double), 
    POINTER(c_double) ]
a = np.random.rand(10,10)
b = np.random.rand(10,10)
c = np.zeros([10,10])
#调用函数，执行数据的相加
lib_add_arr(double_ptr(a), double_ptr(b), double_ptr(c))
print("a = \n", a)
print("b = \n", b)
print("c = \n", c)

在Python程序中，首先指定调用函数的参数形式，通过ctypes库可以把numpy数组以数据指针的形式传递给C++函数，在调用函数的时候，分别把numpy数组的指针传递给函数，即可以在C++函数中实现对两个数组的相加。然后打印数据和运算结果。

其中double_ptr是一个把numpy数组转为指针的操作符。

来源：https://blog.csdn.net/mbdong/article/details/130976755