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python - 无符号字符的 Cython 数组可以包含零吗？

问题描述

我想通过使用 Cython 来加速 Python 项目中的一些核心例程（我对两者都很陌生）。我正在编写带有相应 .py 类型信息的扩充 .pxd 文件。在一个 .py 中，我有一个类，其中有一个实例变量array.array，我想成为 Cython 中的无符号字符数组。它可以编译，但我发现（经过艰苦的调试）每当在数组中的某处写入 0 时，它的长度就会发生变化，并且如果在 0 元素之外访问数组，则会引发 IndexError。

这是一个小（不确定它是最小的）示例。

内存.py：

import array

class Ram:

def __init__(self):
    self.ram = array.array('B', [1,1,0,1,1])
    print(len(self.ram))

内存.pxd：

cdef class Ram:
    cdef unsigned char[5] ram

编译成扩展模块后得到的结果：

>>> import ram
>>> ram.Ram()
2

我尝试使用编译器指令关闭绑定检查，boundscheck = False但无济于事。

如果我在 ram.pxd 中使用，它会按预期工作（长度为 5）cdef unsigned int[5] ram，但我想使用字节数组。

如何保持数组的长度固定，同时仍然可以在其中写入 0？

（我正在使用 Cython 0.29.13 和 Python 3.7.4）

标签： pythoncython

解决方案

您的问题在于len数组而不是数组。len是一个 Python 函数，因此不是为 char 数组“真正”定义的。然而，Cython 试图提供答案并默认使用strlen计数方法，直到第一个 0 字节。在这种情况下，这是错误的，但这是一个明智的一般最佳猜测。

您可以定义这样的数组，并存储任何数据，包括0. 你不能依赖 Cythonlen来获取长度——在这种情况下，长度是一个常数，所以你知道它，但如果它是一个动态分配的数组，你将负责存储它。您可能还必须小心 Cython 的自动转换为 Python 字符串。

编辑：更多细节，因为我认为你并没有完全按照你的想法做：

cdef const char[5] ram

定义了一个长度为 5 的 C 数组。这是非常节省空间的（除了 5 个字符之外它不存储任何额外的数据），在 Cython 中可以快速访问，但没有 Python 等效项，因此在 Python 中访问它需要转换（自动，或者你自己做的事情）

ram = array.array(...)

将 Python 数组复制到 C 数组中。

我怀疑您应该改用memoryview：

cdef unsigned char[::1] ram # ::1 specifies C contiguous

这些空间效率稍低（它们存储一些 Python 引用计数信息和形状），并且在 Cython 中访问速度中等（您可以通过关闭边界检查和负索引以及指定 C 来使它们更快正如我在这里所做的那样）。更重要的是，它们可以在 Python 中访问（尽管以常规 Python 速度），并且 Cython 不会尝试将它们视为 C 字符串。

ram = array.array(...)

创建包含在数组中的数据的视图（无副本 - 它共享数据）。

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