为什么 PyLong_AsUnsignedLongLong 函数无法转换 numpy.uint64 元素，而 PyLong_AsLongLong 成功？

Question

我正在为 Python 开发一个 C 扩展，它实现了一个方法来转换 numpy 元素列表（在本例中为 numpy.uint64 ) 到 unsigned long long C 类型 （使用 PyLong_AsUnsignedLongLong 函数）。然后对列表的元素求和，并将所得总和返回到 Python 层。

为了创建模块，我在 testmodule.c:

中编写了这段代码

#include <Python.h>

static PyObject *method_sum_list_u64(PyObject *self, PyObject *args);

static PyMethodDef testmoduleMethods[] = {
    {"sum_list_u64", method_sum_list_u64, METH_VARARGS, "docs"},
    {NULL, NULL, 0, NULL}
};

static struct PyModuleDef testmodule = {
    PyModuleDef_HEAD_INIT,
    "testmodule",
    "docs",
    -1,
    testmoduleMethods
};

PyMODINIT_FUNC PyInit_testmodule(void) {
    return PyModule_Create(&testmodule);
}

这是我的方法：

static PyObject *method_print_list_u64(PyObject *self, PyObject *args) {
    uint64_t sum = 0;
    PyObject *input_list;

    if (!PyArg_ParseTuple(args, "O!", &PyList_Type, &input_list))
    {
        return NULL;
    }

    Py_ssize_t data_points = PyList_Size(input_list);

    for (Py_ssize_t i = 0; i < data_points; i++)
    {
        PyObject *item = PyList_GetItem(input_list, i);
        sum += PyLong_AsUnsignedLongLong(item);
    }

    return PyLong_FromUnsignedLongLong(sum);
}

我的 setup.py 文件：

from setuptools import setup, Extension

def main():
    setup(name="testmodule",
          version="1.0.1",
          description="Python interface for the testmodule C library function",
          ext_modules=[Extension("testmodule", ["testmodule.c"])])

if __name__ == "__main__":
    main()

还有一个名为 mytest.py 的简单测试脚本：

import numpy as np
import testmodule

input_list = [np.uint64(1000)]
print(testmodule.sum_list_u64(input_list))

重现我的错误运行:

$ python setup.py install
$ python mytest.py
TypeError: an integer is required

The above exception was the direct cause of the following exception:

Traceback (most recent call last):
  File "mytest.py", line 5, in <module>
    print(testmodule.sum_list_u64(input_list))
SystemError: <built-in function sum_list_u64> returned a result with an error set

现在，如果我用 PyLong_AsLongLong 替换 PyLong_AsUnsignedLongLong 一切正常。为什么 PyLong_AsUnsignedLongLong 失败而 PyLong_AsLongLong 没有？

Answer 1

isinstance(numpy.uint64(5),int) returns False - Numpy 标量整数类型不是 Python 整数类型的子类。它们具有不同的内部结构，因此不能与期望 Python 整数的 C API 函数一起使用（值得注意的是，Python 整数类型可以处理任意大的整数，而 Numpy 类型是有限的到内部使用的 C 类型的大小）。

如果您阅读 the documentation，您会看到 PyLong_AsLongLong 将尝试转换为 Python int，而 PyLong_AsUnsignedLongLong 将仅接受 [= 的实例实例14=]。我不知道为什么会这样，我认为这不会很容易找出来。但是，这是记录在案的行为，它解释了您所看到的内容。

几个选项：

首先将所有内容转换为Python PyLongObject。这个方法可能是最健壮的（它会接受你传递给它的任何合理的数据类型），但确实涉及创建中间 Python 对象（当你完成它们时记得 DECREF 它们） .使用 PyObject_CallFunctionObjArgs(PyLongObject, item, NULL)（尽管其他选项也可用）。然后你可以使用 PyLong_AsUnsignedLongLong 因为你现在肯定有正确的类型。
如果您总是传递 Numpy 标量类型，则使用 Numpy 函数 PyArray_ScalarAsCtype 快速直接地从中获取数据。您将需要一些错误和类型检查以确保您确实收到了 numpy.uint64.
考虑传递一个 Numpy 数组而不是 numpy.uint64 的列表。使用孤立的 Numpy 标量类型并不清楚你得到了什么，而数组在内部存储为 uint64_t 的 C 数组，你可以快速迭代。
考虑删除 numpy.uint64s 并在列表中只使用普通的 Python ints 因为我看不到你使用 Numpy 有什么好处类型。然后你可以调用 PyLong_AsUnsignedLongLong.

您的函数中还缺少所有错误检查。大多数 C API 调用都有一个 return 值表示错误（通常是 NULL 但有时不同）。检查这一点很重要。不要跳过它！

为什么 PyLong_AsUnsignedLongLong 函数无法转换 numpy.uint64 元素，而 PyLong_AsLongLong 成功？

Why does PyLong_AsUnsignedLongLong function fail to convert a numpy.uint64 element, whereas PyLong_AsLongLong succeeds?

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