如何在Python中调用C++的函数？DTW-创新互联

一、问题

在 python 中执 DTW 算法，但是太慢，想到了用c++写该算法，再用python执行
先贴一张效果图，可以看出，同样一份 dtw 代码，python 和 C++ 有10倍多的差距。
在这里插入图片描述

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有很多种方法可以在python里执行c++代码，这里选一个我觉得最简单的。推荐使用vs，编译如下代码，注意选择生成dll，而不是exe。
我的函数原型是：

double dtw(double* x, int x_size, double* y, int y_size)

头文件里需要声明：

//头文件 main.h
#pragma once
#includeextern "C"
{__declspec(dllexport) double __cdecl dtw(double* x, int x_size, double* y, int y_size);
};

源文件里实现：

//源文件 main.cpp
#include "main.h"
#includedouble dtw(double* x, int x_size, double* y, int y_size)
{double** D0 = (double**)malloc(sizeof(double*) * (x_size + 1));
    for (int i = 0; i< x_size + 1; i++)
        D0[i] = (double*)malloc(sizeof(double) * (y_size + 1));

    //填充边框
    D0[0][0] = 0;
    for (int i = 1; i< x_size + 1; i++) D0[i][0] = INT_MAX;
    for (int i = 1; i< y_size + 1; i++) D0[0][i] = INT_MAX;


    //填充数据
    for (int i = 1; i< x_size + 1; i++)
    {for (int j = 1; j< y_size + 1; j++)
        {D0[i][j] = abs(x[i - 1] - y[j - 1]);
        }
    }

    for (int i = 1; i< x_size + 1; i++)
    {for (int j = 1; j< y_size + 1; j++)
        {	//使用min()函数时候总会莫名其妙报错
            double temp = D0[i - 1][j]< D0[i][j - 1] ? D0[i - 1][j] : D0[i][j - 1];
            double t = temp< D0[i - 1][j - 1] ? temp : D0[i - 1][j - 1];
            D0[i][j] += t;
        }
    }
    double d = D0[x_size][y_size];
    for (int ii = 0; ii< x_size + 1; ii++)
    {free(D0[ii]); //一定要释放！
    }
    free(D0);
    return d;
}

在vs中编译生成dll库后，拿去python里用。

注意：
对于malloc申请的内存，一定要释放掉。内存泄漏以前我都不管，因为函数执行次数不多，程序结束也就自动释放了。但这次由于 dtw 函数在 python 里执行了几十万次，瞬间内存就爆了。

3、Python 写法

首先导入ctypes 库：

from ctypes import *

然后导入dll库：

dll = CDLL("./DTW_DLL.dll")
dtwc = dll.dtw #dtw名称需要与c++中函数名称一致

Python写法中需要注意的，就是传入和传出参数的类型，我的C++函数原型是

double dtw(double* x, int x_size, double* y, int y_size)

因此传入参数是[double* , int , double* ,int]，传出参数是[double]
设定传入传出参数类型：

dtwc.argtypes = [np.ctypeslib.ndpointer(dtype=np.float64,ndim=1),c_int,
                    np.ctypeslib.ndpointer(dtype=np.float64,ndim=1),c_int]
dtwc.restype = c_double

最后执行函数：

d = dtwc(x,20,y,20)

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