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python之分配到项目大小 > 1 的 Python 3.x 缓冲区

2025年05月04日13powertoolsteam

我正在尝试通过 Python 3.x 缓冲区接口(interface)公开图像像素信息缓冲区(32 位 RGBA)。经过相当多的尝试之后,我能够像这样工作:

int Image_get_buffer(PyObject* self, Py_buffer* view, int flags) 
{ 
    int img_len; 
    void* img_bytes; 
 
    // Do my image fetch magic 
    get_image_pixel_data(self, &img_bytes, &img_len); 
 
    // Let python fill my buffer 
    PyBuffer_FillInfo(view, self, img_bytes, img_len, 0, flags);  
} 

在 python 中我可以像这样玩:

mv = memoryview(image) 
print(mv[0]) # prints b'\x00' 
mv[0] = b'\xFF' # set the first pixels red component to full 
mx[0:4] = b'\xFF\xFF\xFF\xFF' # set the first pixel to white 

而且效果非常好。但是,如果我可以使用完整像素值(int,4 字节)而不是单个字节,那就太好了,所以我修改了缓冲区提取,如下所示:

int Image_get_buffer(PyObject* self, Py_buffer* view, int flags) 
{ 
    int img_len; 
    void* img_bytes; 
 
    // Do my image fetch magic 
    get_image_pixel_data(self, &img_bytes, &img_len); 
 
    // Fill my buffer manually (derived from the PyBuffer_FillInfo source) 
    Py_INCREF(self); 
    view->readonly = 0; 
    view->obj = self; 
    view->buf = img_bytes; 
    view->itemsize = 4; 
    view->ndim = 1; 
    view->len = img_len; 
    view->suboffsets = NULL; 
 
    view->format = NULL; 
    if ((flags & PyBUF_FORMAT) == PyBUF_FORMAT) 
        view->format = "I"; 
 
    view->shape = NULL; 
    if ((flags & PyBUF_ND) == PyBUF_ND) 
    { 
        Py_ssize_t shape[] = { (int)(img_len/4) }; 
        view->shape = shape; 
    } 
 
    view->strides = NULL; 
    if((flags & PyBUF_STRIDED) == PyBUF_STRIDED) 
    { 
        Py_ssize_t strides[] = { 4 }; 
        view->strides = strides; 
    } 
 
    return 0; 
} 

这实际上返回了数据,我可以正确读取它,但是现在任何尝试向其中赋值的尝试都失败了!

mv = memoryview(image) 
print(mv[0]) # prints b'\x00\x00\x00\x00' 
mv[0] = 0xFFFFFFFF # ERROR (1) 
mv[0] = b'\xFF\xFF\xFF\xFF' # ERROR! (2) 
mv[0] = mv[0] # ERROR?!? (3) 

在情况 1 中,错误通知我 'int' 不支持缓冲区接口(interface),这是一种耻辱并且有点令人困惑(毕竟我确实指定了缓冲区格式是“I” ), 但我可以处理。但是,如果情况 2 和情况 3 变得非常奇怪:这两种情况都会给我一个 TypeError reading mismatching item sizes for "my.Image"and "bytes" (Where my.Image 显然是我的图像类型)

这让我很困惑,因为我传入的数据显然与我从该元素中获取的数据大小相同。如果 itemsize 大于 1,似乎缓冲区只是停止允许赋值。当然,这个接口(interface)的文档非常稀疏,仔细阅读 python 代码并没有真正给出任何使用示例,所以我很困惑。我是否遗漏了一些说明“当项目大小 > 1 时缓冲区基本上变得无用”的文档片段,我是否做错了我看不到的事情,或者这是 Python 中的错误? (针对 3.1.1 进行测试)

感谢您就此(公认的高级)问题提供的任何见解!

请您参考如下方法:

我在函数 memory_ass_sub 的 python 代码中(在对象的 memoryobject.c 中)找到了这个:

/* XXX should we allow assignment of different item sizes 
   as long as the byte length is the same? 
   (e.g. assign 2 shorts to a 4-byte slice) */ 
if (srcview.itemsize != view->itemsize) { 
    PyErr_Format(PyExc_TypeError, 
        "mismatching item sizes for \"%.200s\" and \"%.200s\"",  
        view->obj->ob_type->tp_name, srcview.obj->ob_type->tp_name); 
    goto _error; 
} 

这就是后两个错误的来源。看起来即使是 mv[0] 的项目大小仍然不等于它自己。

更新

这是我认为正在发生的事情。当您尝试在 mv 中分配某些内容时,它会调用 Objects/memoryobject.c 中的 memory_ass_sub,但该函数仅将 PyObject 作为输入。然后使用 PyObject_GetBuffer 函数将该对象更改为内部缓冲区,即使在 mv[0] 的情况下它已经是一个缓冲区(并且是您想要的缓冲区!)。我的猜测是此函数获取对象并将其放入 itemsize=1 的简单缓冲区中,而不管它是否已经是缓冲区。这就是为什么即使对于

mv[0] = mv[0] 

第一次赋值的问题,

mv[0] = 0xFFFFFFFF

源于(我认为)检查 int 是否能够用作缓冲区,根据我的理解,目前它还没有设置。

换句话说,缓冲系统目前无法处理大于 1 的项目大小。它看起来并不遥远,但您需要做更多的工作。如果你确实让它工作了,你应该将更改提交回主要的 Python 发行版。

另一个更新

您第一次尝试分配 mv[0] 时的错误代码源于当调用 PyObject_CheckBuffer 时 int 使 PyObject_CheckBuffer 失败。显然,系统只处理来自可缓冲对象的副本。这似乎也应该改变。

结论

目前 Python 缓冲系统无法像您猜测的那样处理 itemsize > 1 的项目。此外,它无法处理从非缓冲对象(例如整数)到缓冲区的分配。