C++ 通过ctypes提高从Python向C（+；+；）传递数据的速度

我需要为时间关键型机器人应用程序优化循环中的函数调用。我的脚本是在Python中，它通过CyType与我所写的C++库进行接口，然后调用微控制器库。 瓶颈是将位置速度时间点添加到微控制器缓冲区。根据我的时序检查，通过cType调用C++函数大约有代码> 0.45 >代码>秒，在C++侧调用函数使用<代码> 0.17 <代码>秒。我需要设法减少这种差异

以下是相关的python代码，其中数据是点的2D数组，clibrary通过ctypes加载：

data_np = np.vstack([nodes, positions, velocities, times]).transpose().astype(np.long)

data = ((c_long * 4) * N)()
for i in range(N):
    data[i] = (c_long * 4)(*data_np[i])

timer = time()
clibrary.addPvtAll(N, data)
print("clibrary.addPvtAll() call: %f" % (time() - timer))

这里是所谓的C++函数：

void addPvtAll(int N, long data[][4]) {

    clock_t t0, t1;
    t0 = clock();

    for(int i = 0; i < N; i++) {
        unsigned short node = (unsigned short)data[i][0];
        long p = data[i][1];
        long v = data[i][2];
        unsigned char t = (unsigned char)data[i][3];

        VCS_AddPvtValueToIpmBuffer(device(node), node, p, v, t, &errorCode);
    }

    t1 = clock();
    printf("addPvtAll() call: %f \n", (double(t1 - t0) / CLOCKS_PER_SEC));
}

void addPvtAll（int N，long data[][4]）{
时钟t0，t1；
t0=时钟（）；
对于（int i=0；i

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我不需要使用cType，但我不想每次运行时都要编译Python代码。

< Python和C++之间的往返行程可能很贵，尤其是在使用cType（这就像是一个普通的C/Python包装器的解释版本）。 你的目标应该是尽量减少每次旅行的次数，并尽可能多地完成每次旅行的工作

在我看来，您的代码的粒度太细了（即，每次旅行做的工作太多，而每次旅行做的工作太少）

numpy包可以直接向C/C++公开其数据。这将使您避免对Python对象进行昂贵的装箱和拆箱（以及伴随而来的内存分配），并允许您一次传递一系列数据点，而不是一个点

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修改你的C++代码，每次处理多个点，而不是每次调用一次（就像SqLITE3模块与执行VS执行一样）。

< P>这是我的解决方案，它有效地消除了Python和C.Copyon KyByFang64 SOS之间的测量时差，用于在NUMPY中为C数组提供SWIG和Raymond Hettinger。我在Python中使用一个numpy数组，该数组纯粹作为指针发送到C，在两种语言中访问相同的内存块

除了使用

gettimeofday（）

而不是

clock（）

之外，C函数保持不变，这会给出不准确的时间：

void addPvtFrame(int pvt[6][4]) {

    timeval start,stop,result;
    gettimeofday(&start, NULL);

    for(int i = 0; i < 6; i++) {
        unsigned short node = (unsigned short)pvt[i][0];
        long p = (long)pvt[i][1];
        long v = (long)pvt[i][2];
        unsigned char t = (unsigned char)pvt[i][3];

        VCS_AddPvtValueToIpmBuffer(device(node), node, p, v, t, &errorCode);
    }

    gettimeofday(&stop, NULL);
    timersub(&start,&stop,&result);
    printf("Add PVT time in C code: %fs\n", -(result.tv_sec + result.tv_usec/1000000.0));
}

最后，我的Python代码通过numpy将

pvt

构造为一个连续数组：

pvt = np.vstack([nodes, positions, velocities, times])
pvt = np.ascontiguousarray(pvt.transpose().astype(int))

timer = time()
xjus.addPvtFrame(pvt)
print("Add PVT time to C code: %fs" % (time() - timer))

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在我的机器上，测量的时间现在有大约%1的差异。

您可以使用

数据\u np.data.tobytes（）

：

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是C++中的主程序，调用Python代码，或者在Python中调用C++代码。如果主程序在Python中，则应该通过扩展库调用C++，如Python／C API、SWIG、PYCXX或BooST.python。您还可以使用Cython，它允许您从Python中调用C/C++代码。然而，我不想每次运行它时都要编译Python，而且理想地不必重写整个C++库。你建议研究哪一个？Boost.Python和SWIG涉及编写包装器，而不是重写代码。SWIG有时会生成难看的代码，而Boost.Python在64位平台上有问题。如果您确实使用Boost.Python，请创建一个32位Linux虚拟机来运行它。SWIG使用提供的接口文件自动生成包装器。PyCXX看起来有点奇怪，但很有前途。您最好的选择是SWIG和Boost.Python。它们都不需要重写。

pvt = np.vstack([nodes, positions, velocities, times])
pvt = np.ascontiguousarray(pvt.transpose().astype(int))

timer = time()
xjus.addPvtFrame(pvt)
print("Add PVT time to C code: %fs" % (time() - timer))

data_np = np.vstack([nodes, positions, velocities, times]).transpose().astype(np.long)
timer = time()
clibrary.addPvtAll(N, data_np.data.tobytes())
print("clibrary.addPvtAll() call: %f" % (time() - timer))