最近尝试使用Python调用C++函数，发现网上都是一些简单的例子，涉及到Python Numpy数组与C++数组转换的例子比较少，所以花费了一些时间，搞懂了SWIG使用numpy.i接口文件完成Numpy与C++数组转换。相比于其它几种方式，使用SWIG接口文件编写比较简单，编译也很方便，主要是不太好调试，因为是编译成.dll或者.so才能在Python中调用。
1.安装SWIG
windows：官网下载，解压到D盘，将swig.exe所在文件夹添加到系统路径，如：D:\swigwin-3.0.12
Linux：sudo apt-get install swig
2.下载numpy.i文件
有些在numpy安装目录下直接就有，没有的话可以到GitHub下载numpy.i地址、numpy.i说明文档，numpy/tools/swig/numpy.i
3.编写自己的函数接口文件
//cos_doubles.h
void cos_doubles(double*in_array,double*out_array,intsize);
//cos_doubles.cpp
#include <math.h>
/* Compute the cosine of each element in in_array, storing the result in
* out_array. */
void cos_doubles(double * in_array, double * out_array, int size){
int i;
for(i=0;i<size;i++){
out_array[i] = cos(in_array[i]);
}
}
根据numpy.i说明文档撰写cos_doubles.i文件：
/* Example of wrapping a C function that takes a C double array as input using
* numpy typemaps for SWIG. */
%module cos_doubles
%{
/* the resulting C file should be built as a python extension */
#define SWIG_FILE_WITH_INIT
/* Includes the header in the wrapper code */
#include "cos_doubles.h"
%}
/* include the numpy typemaps */
%include "numpy.i"
/* need this for correct module initialization */
%init %{
import_array();
%}
/* typemaps for the two arrays, the second will be modified in-place */
%apply (double* IN_ARRAY1, int DIM1) {(double * a, int size_a)}
%apply (double* INPLACE_ARRAY1, int DIM1) {(double *b, int size_b)}
/* Wrapper for cos_doubles that massages the types */
%inline %{
/* takes as input two numpy arrays */
void cos_doubles_func(double * a, int size_a, double* b, int size_b) {
/* calls the original funcion, providing only the size of the first */
cos_doubles(a, b, size_a);
}
%}
如果是固定大小的数组，也可以使用%apply (double IN_ARRAY1[ANY]) {(double a[63])}方式
4.使用SWIG编译生成.py和.cxx
将numpy.i、cos_doubles.h、cos_doubles.cpp、cos_doubles.i放在同一文件夹下，命令行输入（Linux与windows相同，C语言去掉-c++）：
swig -c++ -python cos_doubles.i
此时文件夹下会生成cos_doubles.py与cos_doubles_wrap.cxx文件
5.1.编译生成动态链接库文件（Linux）
Linux：新建setup.py文件
from distutils.core import setup, Extension
import numpy
cos_doubles_module = Extension('_cos_doubles',
sources=['cos_doubles_wrap.cxx', 'cos_doubles.cpp'], )
setup (name = 'cos_doubles',
version = '0.1',
author = "SWIG Docs",
description = """Simple swig example from docs""",
ext_modules = [cos_doubles_module],
include_dirs = [numpy.get_include()],
py_modules = ["cos_doubles"], )
命令行输入：
python setup.py build_ext --inplace
此时文件夹下会生成_cos_doubles.so文件，新建runme.py演示程序，测试能否调用：
import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
import cos_doubles
x = np.arange(0, 2 * np.pi, 0.1)
y = np.empty_like(x)
cos_doubles.cos_doubles_func(x, y)
plt.plot(x, y)
plt.show()
5.2.编译生成动态链接库文件（Windows）
Windows下也可以尝试Linux下相同的方法，但是可能会报错，我反正没有成功，下面使用VS2013生成动态链接库。
1.新建一个Win32 Console Application工程 => 在向导中点next => Application type选择DLL,在Additional options中选择Empty project
2.向Header Files中加入cos_doubles.h,向Source File中加入cos_doubles.cpp和cos_doubles_wrap.cxx,向工程中加入numpy.i和cos_doubles.i (这是可能会弹出一个对话框，我选的是'否')
WIN32
_DEBUG
_CONSULE
_CRT_SECURE_NO_WARNINGS
右键工程，点击Build，运气好的话可能一次成功，跳到最后一步，如果报找不到python35_d.lib，则需要修改Python\include 目录下的 pyconfig.h, object.h 两个文件
a. 修改 pyconfig.h
修改
#ifdef _DEBUG
# define Py_DEBUG
#endif
为
#ifdef _DEBUG
//# define Py_DEBUG
#endif
修改
# ifdef _DEBUG
# pragma comment(lib,"python24_d.lib")
# else
# pragma comment(lib,"python24.lib")
# endif /* _DEBUG */
为
# ifdef _DEBUG
# pragma comment(lib,"python24.lib")
# else
# pragma comment(lib,"python24.lib")
# endif /* _DEBUG */
b. 修改object.h
修改
#if defined(Py_DEBUG) && !defined(Py_TRACE_REFS)
#define Py_TRACE_REFS
#endif
为
#if defined(Py_DEBUG) && !defined(Py_TRACE_REFS)
// #define Py_TRACE_REFS
#endif
