NumPy C-API: 配列フラグ操作の極意！「void PyArray_UpdateFlags()」と代替方法の完全ガイド

void PyArray_UpdateFlags() は、NumPy C-API における重要な関数の一つであり、NumPy 配列のフラグを更新するために使用されます。この関数は、以下の 3 つのフラグを更新できます:

• NPY_ARRAY_ALIGNED
  配列のデータが適切に整列されているかどうかを示します。
• NPY_ARRAY_F_CONTIGUOUS
  配列のデータが Fortran 言語スタイルで連続しているかどうかを示します。
• NPY_ARRAY_C_CONTIGUOUS
  配列のデータが C 言語スタイルで連続しているかどうかを示します。

関数詳細

void PyArray_UpdateFlags(PyArrayObject *arr, int flagmask);

引数

• flagmask: 更新対象のフラグをビットマスクで指定します。
• arr: 更新対象の NumPy 配列オブジェクト

ビットマスク

フラグ	ビットマスク	説明
NPY_ARRAY_C_CONTIGUOUS	1	C 言語スタイルの連続性フラグ
NPY_ARRAY_F_CONTIGUOUS	2	Fortran 言語スタイルの連続性フラグ
NPY_ARRAY_ALIGNED	4	整列フラグ

例

PyArrayObject *arr = PyArray_SimpleNewFromData(NDIM, dims, NPY_FLOAT64, NULL);
PyArray_UpdateFlags(arr, NPY_ARRAY_C_CONTIGUOUS | NPY_ARRAY_ALIGNED);

この例では、arr 配列の C 言語スタイルの連続性と整列フラグを更新しています。

• この関数は、NumPy C-API を使用している場合にのみ使用できます。
• flagmask に指定するビットマスクは、更新対象のフラグのみを含める必要があります。
• PyArray_UpdateFlags() は、配列のデータの内容を変更しません。フラグのみを更新します。

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例 1: C 言語スタイルの連続性と整列フラグを更新する

#include <numpy/array.h>

int main() {
  npy_intp dims[] = {2, 3, 4};
  PyArrayObject *arr = PyArray_SimpleNewFromData(NDIM, dims, NPY_FLOAT64, NULL);

  // C 言語スタイルの連続性と整列フラグを更新
  PyArray_UpdateFlags(arr, NPY_ARRAY_C_CONTIGUOUS | NPY_ARRAY_ALIGNED);

  // 配列の内容を処理
  ...

  // 配列を解放
  Py_DECREF(arr);

  return 0;
}

例 2: Fortran 言語スタイルの連続性フラグを更新する

#include <numpy/array.h>

int main() {
  npy_intp dims[] = {2, 3, 4};
  PyArrayObject *arr = PyArray_SimpleNewFromData(NDIM, dims, NPY_FLOAT64, NULL);

  // Fortran 言語スタイルの連続性フラグを更新
  PyArray_UpdateFlags(arr, NPY_ARRAY_F_CONTIGUOUS);

  // 配列の内容を処理
  ...

  // 配列を解放
  Py_DECREF(arr);

  return 0;
}

例 3: すべてのフラグを更新する

#include <numpy/array.h>

int main() {
  npy_intp dims[] = {2, 3, 4};
  PyArrayObject *arr = PyArray_SimpleNewFromData(NDIM, dims, NPY_FLOAT64, NULL);

  // すべてのフラグを更新
  PyArray_UpdateFlags(arr, NPY_ARRAY_C_CONTIGUOUS | NPY_ARRAY_F_CONTIGUOUS | NPY_ARRAY_ALIGNED);

  // 配列の内容を処理
  ...

  // 配列を解放
  Py_DECREF(arr);

  return 0;
}

• 配列を処理し終えたら、Py_DECREF() 関数を使用して配列を解放する必要があります。
• 配列の内容を処理する部分は、具体的な処理内容に合わせて実装する必要があります。
• これらの例では、PyArray_SimpleNewFromData() 関数を使用して新しい NumPy 配列を作成しています。

• NumPy C-API を使用するには、NumPy の詳細な知識が必要です。

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PyArray_SetCContiguous() と PyArray_SetFContiguous()

C 言語スタイルまたは Fortran 言語スタイルの連続性フラグのみを更新したい場合は、PyArray_SetCContiguous() と PyArray_SetFContiguous() 関数を使用することができます。これらの関数は、より簡潔で分かりやすいコードを書くことができます。

#include <numpy/array.h>

int main() {
  npy_intp dims[] = {2, 3, 4};
  PyArrayObject *arr = PyArray_SimpleNewFromData(NDIM, dims, NPY_FLOAT64, NULL);

  // C 言語スタイルの連続性を設定
  PyArray_SetCContiguous(arr, 1);

  // Fortran 言語スタイルの連続性を設定
  PyArray_SetFContiguous(arr, 1);

  // 配列の内容を処理
  ...

  // 配列を解放
  Py_DECREF(arr);

  return 0;
}

PyArray_Copy()

整列フラグのみを更新したい場合は、PyArray_Copy() 関数を使用して配列のコピーを作成することができます。コピーされた配列は、元の配列と同じデータを持ちますが、整列フラグは更新されます。

#include <numpy/array.h>

int main() {
  npy_intp dims[] = {2, 3, 4};
  PyArrayObject *arr = PyArray_SimpleNewFromData(NDIM, dims, NPY_FLOAT64, NULL);

  // 整列されたコピーを作成
  PyArrayObject *aligned_arr = PyArray_Copy(arr, NPY_ORDER_C);

  // 配列の内容を処理
  ...

  // コピーされた配列を解放
  Py_DECREF(aligned_arr);

  // 元の配列を解放
  Py_DECREF(arr);

  return 0;
}

PyArray_View()

ビューを作成することで、元の配列を変更せずにフラグを更新することができます。ビューは、元の配列のデータを参照する新しい配列オブジェクトです。

#include <numpy/array.h>

int main() {
  npy_intp dims[] = {2, 3, 4};
  PyArrayObject *arr = PyArray_SimpleNewFromData(NDIM, dims, NPY_FLOAT64, NULL);

  // C 言語スタイルの連続性ビューを作成
  PyArrayObject *c_contiguous_view = PyArray_View(arr, NULL, NPY_C_ORDER);

  // Fortran 言語スタイルの連続性ビューを作成
  PyArrayObject *f_contiguous_view = PyArray_View(arr, NULL, NPY_F_ORDER);

  // 配列の内容を処理
  ...

  // ビューを解放
  Py_DECREF(c_contiguous_view);
  Py_DECREF(f_contiguous_view);

  // 元の配列を解放
  Py_DECREF(arr);

  return 0;
}

手動でフラグを更新する

NumPy 配列のフラグは、直接アクセスして手動で更新することもできます。ただし、この方法は複雑でエラーが発生しやすい可能性があるため、推奨されません。

#include <numpy/array.h>

int main() {
  npy_intp dims[] = {2, 3, 4};
  PyArrayObject *arr = PyArray_SimpleNewFromData(NDIM, dims, NPY_FLOAT64, NULL);

  // C 言語スタイルの連続性フラグを更新
  arr->flags |= NPY_ARRAY_C_CONTIGUOUS;

  // Fortran 言語スタイルの連続性フラグを更新
  arr->flags |= NPY_ARRAY_F_CONTIGUOUS;

  // 整列フラグを更新
  arr->flags |= NPY_ARRAY_ALIGNED;

  // 配列の内容を処理
  ...

  // 配列を解放
  Py_DECREF(arr);

  return 0;
}