使用 python 函数作为参数调用 Cython(C) 函数

Question

我想将本地定义的 python 函数与 gsl 库集成。 为此，我使用 Cython 实现了以下代码（以 Gauss-Legendre 求积为例）：

pxd 文件：

cdef extern from "gsl/gsl_math.h":
ctypedef struct gsl_function:
double (* function) (double x, void * params) nogil
void * params

cdef extern from "gsl/gsl_integration.h":
gsl_integration_glfixed_table * gsl_integration_glfixed_table_alloc(size_t n) nogil 
double gsl_integration_glfixed(gsl_function *f, double a, double b, gsl_integration_glfixed_table * t) nogil
void  gsl_integration_glfixed_table_free(gsl_integration_glfixed_table *t) nogil 

cdef double int_gsl_GaussLegendre(double func(double, void *) nogil, void * p, double xmin, double xmax) nogil

和 pyx 文件：

cdef size_t size_GL=1000

cdef double int_gsl_GaussLegendre(double func(double, void *) nogil, void * p, double xmin, double xmax) nogil:
cdef double result, error;
cdef gsl_integration_glfixed_table * W 
cdef gsl_function F
W = gsl_integration_glfixed_table_alloc(size_GL)
F.function = func
F.params = p
result = gsl_integration_glfixed(&F, xmin, xmax, W)    
gsl_integration_glfixed_table_free(W)
return result

此代码适用于我的 Cython 代码中声明的任何 C 函数。当然，当我传递一个 python 函数作为参数时，这会失败。 我在 python 中的脚本：

def gsl_integral(py_func, xmin, xmax, args=()):
cdef size_t sizep = <int>(args.size)
cdef double[:] params = np.empty(sizep, dtype=np.double)
for i in range(0,sizep):
    params[i]=args[i]
cdef gsl_function F
F.function = py_func
F.params = params

返回：“无法将 Python 对象转换为'double (*)(double, void *) nogil'”

如果我改用：

def gsl_integral(py_func, xmin, xmax, args=()):
cdef size_t sizep = <int>(args.size)
cdef double[:] params = np.empty(sizep, dtype=np.double)
for i in range(0,sizep):
    params[i]=args[i]
cdef gsl_function F
F.function = <double *>py_func
F.params = params

返回：“Python 对象不能转换为原始类型的指针”

我有看到我可以将我的 cython 函数包装到一个类中（将 c 函数作为参数传递给 cython 中的 python 函数 ），但我不太确定在这种情况下该怎么做（加上这个例子对我不起作用。）作为一种解决方法，我一直传递给 Cython 两个数组 x 和 f(x)，后者估计为我的本地 python f，为了定义一个 gsl 样条线，我可以稍后集成，但这一点也不优雅。 还有其他办法吗？ 我想在没有 GIL 的情况下使用 GSL 集成

非常感谢， 罗曼

Answer 1

您的基本前提存在一些基本问题：

• C 函数指针没有任何状态。 Python 可调用对象确实具有状态。因此，C 函数指针没有空间来存储调用 Python 函数所需的信息。
• 如果您正在调用 Python 可调用对象，则无法释放 GIL，因为您必须拥有 GIL 才能执行该对象。

此答案概述了您的选项（C++ std::function 选项此处不适用） 。本质上，您可以

• 使用 ctypes 从 Python 函数生成函数指针（它在运行时通过 hacky 代码生成来实现这一点 - 这在标准 C 中是不可能的），
• 或者编写一个 cdef 函数具有适当的签名作为函数指针传递，并将 Python 可调用函数作为 void* 参数的一部分传递给该函数。

我推荐后者，但这都不是一个很好的选择。