異なるアーキテクチャ間でデータをシームレスに転送: `PyArray_DescrNewByteorder()` 関数の活用法

PyArray_DescrNewByteorder() 関数は、NumPy の記述子オブジェクト (PyArray_Descr) のコピーを作成し、バイトオーダーを変更します。これは、ディスク上のデータ形式と一致するようにデータのバイトオーダーを変更したり、異なるアーキテクチャ間でデータを転送したりする必要がある場合に役立ちます。

引数

• order: 新しいバイトオーダー ('<', '>', '=' のいずれか)
• descr: コピーする元の記述子オブジェクト

戻り値

成功すると、新しい記述子オブジェクトへのポインタが返されます。失敗すると、NULL が返されます。

例

#include <numpy/arrayobject.h>

int main() {
  // 元の記述子オブジェクトを作成
  PyArray_Descr *descr = PyArray_DescrNew(NPY_FLOAT64);

  // バイトオーダーを '>' に変更した新しい記述子オブジェクトを作成
  PyArray_Descr *new_descr = PyArray_DescrNewByteorder(descr, '>');

  // 新しい記述子オブジェクトを使用する
  // ...

  // 新しい記述子オブジェクトを解放
  PyArray_DescrDecRef(new_descr);

  // 元の記述子オブジェクトを解放
  PyArray_DescrDecRef(descr);

  return 0;
}

• メモリ管理はアプリケーション開発者の責任です。新しい記述子オブジェクトは、PyArray_DescrDecRef() 関数を使用して解放する必要があります。
• バイトオーダーを変更すると、データの解釈が変わる可能性があります。データの形式と互換性があることを確認してください。
• PyArray_DescrNewByteorder() 関数は、データのコピーを作成するだけです。元の記述子オブジェクトは変更されません。

---

#include <numpy/arrayobject.h>
#include <stdio.h>

int main() {
  // ファイルを開く
  FILE *fp = fopen("data.bin", "rb");
  if (fp == NULL) {
    printf("ファイルを開けません\n");
    return 1;
  }

  // ファイルサイズを取得
  long fsize = fseek(fp, 0, SEEK_END);
  fseek(fp, 0, SEEK_SET);

  // データのサイズを計算
  size_t nbytes = fsize;

  // 元の記述子オブジェクトを作成
  PyArray_Descr *descr = PyArray_DescrNew(NPY_FLOAT64);

  // バイトオーダーを '<' に変更した新しい記述子オブジェクトを作成
  PyArray_Descr *new_descr = PyArray_DescrNewByteorder(descr, '<');

  // 新しい記述子オブジェクトを使用して NumPy 配列を作成
  npy_intp dims[] = {1, nbytes / sizeof(double)};
  PyArrayObject *arr = (PyArrayObject *)PyArray_NewFromDescr(&new_descr, dims, NPY_FORTRANORDER, NULL, NULL, fp, 0, NPY_ARRAY_CARRAY, NULL);

  // ファイルからデータを NumPy 配列に読み込む
  fread(arr->data, 1, nbytes, fp);

  // データを処理する
  // ...

  // NumPy 配列と記述子オブジェクトを解放
  Py_DECREF(arr);
  PyArray_DescrDecRef(new_descr);
  PyArray_DescrDecRef(descr);

  // ファイルを閉じる
  fclose(fp);

  return 0;
}

このコードは、PyArray_DescrNewByteorder() 関数を使用してバイトオーダーを変更し、異なるアーキテクチャ間でデータを転送する方法を示します。

#include <numpy/arrayobject.h>

int main() {
  // 元の記述子オブジェクトを作成
  PyArray_Descr *descr = PyArray_DescrNew(NPY_FLOAT64);

  // バイトオーダーを '>' に変更した新しい記述子オブジェクトを作成
  PyArray_Descr *new_descr = PyArray_DescrNewByteorder(descr, '>');

  // データを作成する
  // ...

  // データを NumPy 配列に格納
  npy_intp dims[] = {1, 10};
  PyArrayObject *arr = (PyArrayObject *)PyArray_NewFromDescr(&descr, dims, NPY_FORTRANORDER, NULL, NULL, NULL, 0, NPY_ARRAY_CARRAY, NULL);

  // バイトオーダーを変更した新しい NumPy 配列を作成
  PyArrayObject *new_arr = (PyArrayObject *)PyArray_NewFromDescr(&new_descr, dims, NPY_FORTRANORDER, NULL, NULL, arr->data, 0, NPY_ARRAY_CARRAY, NULL);

  // 新しい NumPy 配列を使用する
  // ...

  // NumPy 配列と記述子オブジェクトを解放
  Py_DECREF(new_arr);
  Py_DECREF(arr);
  PyArray_DescrDecRef(new_descr);
  PyArray_DescrDecRef(descr);

  return 0;
}

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代替方法

• PyArray_Byteswap() 関数
  この関数は、NumPy 配列のデータのバイトオーダーを直接変更します。PyArray_DescrNewByteorder() 関数よりも効率的で、記述子オブジェクトのコピーを作成する必要がありません。

#include <numpy/arrayobject.h>

int main() {
  // NumPy 配列を作成
  npy_intp dims[] = {1, 10};
  PyArrayObject *arr = (PyArrayObject *)PyArray_Zeros(dims, NPY_FLOAT64, NULL, NPY_FORTRANORDER);

  // バイトオーダーを変更
  PyArray_Byteswap(arr, NPY_NATIVE);

  // データを処理する
  // ...

  // NumPy 配列を解放
  Py_DECREF(arr);

  return 0;
}

• tofile() メソッド
  このメソッドは、NumPy 配列をディスクにバイナリ形式で書き出す際に、バイトオーダーを指定することができます。PyArray_DescrNewByteorder() 関数を使用するよりも簡潔で、ファイル入出力操作を直接行うことができます。

#include <numpy/arrayobject.h>

int main() {
  // NumPy 配列を作成
  npy_intp dims[] = {1, 10};
  PyArrayObject *arr = (PyArrayObject *)PyArray_Zeros(dims, NPY_FLOAT64, NULL, NPY_FORTRANORDER);

  // バイトオーダーを '>' に指定してディスクに書き出す
  arr->tofile("data.bin", NPY_ORDER_BIG);

  // データを処理する
  // ...

  // NumPy 配列を解放
  Py_DECREF(arr);

  return 0;
}

• データの形式や処理内容によっては、PyArray_DescrNewByteorder() 関数を使用する方が効率的な場合もあります。
• 上記の代替方法は、状況によって適切かどうか異なります。PyArray_DescrNewByteorder() 関数は、より汎用的な方法であり、複雑なケースに対応することができます。