npy_doubleを使いこなしてC言語からNumPyの64ビット浮動小数点数機能を活用

NumPy C-APIにおけるtype npy_doubleの概要

npy_doubleの詳細

• C言語の型: double
• Pythonの型: np.double
• メモリサイズ: 8バイト
• 値の範囲: 約 -1.7977e+308 から 約 1.7977e+308
• 精度: 約 15桁

npy_doubleの使用例

#include <numpy/npy_math.h>

int main() {
  // npy_double型の変数を宣言
  npy_double x = 1.2345678901234567;

  // npy_double型の演算
  npy_double y = npy_sin(x);

  // npy_double型から他の型への変換
  double z = (double)y;

  // 他の型からnpy_double型への変換
  npy_double w = (npy_double)z;

  return 0;
}

npy_doubleと関連する型

• npy_float: 32ビットの浮動小数点数
• npy_longdouble: 80ビット以上の浮動小数点数
• npy_int8: 8ビットの整数
• npy_int16: 16ビットの整数
• npy_int32: 32ビットの整数
• npy_int64: 64ビットの整数

NumPy C-APIの詳細については、以下のドキュメントを参照してください。

npy_doubleは、NumPy C-APIで64ビットの浮動小数点数を扱うための型です。C言語のdouble型と互換性があり、演算や変換などを行うことができます。

NumPy C-APIを使いこなすことで、C言語からNumPyの豊富な機能を効率的に利用することができます。

NumPy C-APIにおけるnpy_double型のサンプルコード

基本的な演算

#include <numpy/npy_math.h>

int main() {
  // npy_double型の変数を宣言
  npy_double x = 1.2345678901234567;
  npy_double y = 2.3456789012345678;

  // 加算
  npy_double z = x + y;

  // 減算
  npy_double w = x - y;

  // 乗算
  npy_double u = x * y;

  // 除算
  npy_double v = x / y;

  // 平方根
  npy_double sq = npy_sqrt(x);

  // 指数
  npy_double exp = npy_exp(x);

  // 対数
  npy_double log = npy_log(x);

  return 0;
}

配列の操作

#include <numpy/arrayobject.h>

int main() {
  // npy_double型の配列を作成
  npy_double arr[3] = {1.2, 3.4, 5.6};
  npy_intp size = 3;

  // 配列の要素へのアクセス
  npy_double first = arr[0];
  npy_double last = arr[size - 1];

  // 配列の要素の変更
  arr[1] = 4.5;

  // 配列の合計値
  npy_double sum = 0.0;
  for (int i = 0; i < size; i++) {
    sum += arr[i];
  }

  // 配列の平均値
  npy_double avg = sum / size;

  return 0;
}

NumPy関数との連携

#include <numpy/arrayobject.h>
#include <numpy/ufunc_object.h>

int main() {
  // npy_double型の配列を作成
  npy_double arr[3] = {1.2, 3.4, 5.6};
  npy_intp size = 3;

  // NumPyのsin関数を配列に適用
  PyUFuncObject *sin_ufunc = (PyUFuncObject *)PyImport_ImportModule("numpy.lib.ufunc").m_ufuncs[0];
  npy_double *out = malloc(size * sizeof(npy_double));
  sin_ufunc->nin = 1;
  sin_ufunc->nout = 1;
  sin_ufunc->otypes = &NPY_DOUBLE;
  sin_ufunc->ufunc(arr, NULL, out, size, NULL);

  // 結果の出力
  for (int i = 0; i < size; i++) {
    printf("%f\n", out[i]);
  }

  free(out);

  return 0;
}

ファイル入出力

#include <numpy/arrayobject.h>
#include <numpy/npy_io.h>

int main() {
  // npy_double型の配列を作成
  npy_double arr[3] = {1.2, 3.4, 5.6};
  npy_intp size = 3;

  // 配列をファイルに保存
  FILE *fp = fopen("data.npy", "wb");
  npy_save(fp, arr, size, NPY_DOUBLE);
  fclose(fp);

  // ファイルから配列を読み込み
  fp = fopen("data.npy", "rb");
  npy_double *out = malloc(size * sizeof(npy_double));
  npy_load(fp, out, &size, NPY_DOUBLE);
  fclose(fp);

  // 結果の出力
  for (int i = 0; i < size; i++) {
    printf("%f\n", out[i]);
  }

  free(out);

  return 0;
}

NumPy C-APIにおけるnpy_double型を使うその他の方法

NumPy Python APIとの連携

NumPy C-APIは、NumPy Python APIと連携して使用することができます。NumPy Python APIは、PythonからNumPyの機能を利用するためのAPIです。

import numpy as np

# Python側でnpy_double型の配列を作成
arr = np.array([1.2, 3.4, 5.6], dtype=np.double)

# C言語側で配列を受け取る
void my_function(npy_double *arr, npy_intp size) {
  // ...
}

// Python側からC言語関数を呼び出す
my_function(arr.data, arr.size)

独自のC言語コード

NumPy C-APIは、独自のC言語コードでNumPyの機能を利用するために使用することができます。

#include <numpy/arrayobject.h>

// npy_double型の配列を作成する関数
npy_double *create_array(npy_intp size) {
  npy_double *arr = malloc(size * sizeof(npy_double));
  for (int i = 0; i < size; i++) {
    arr[i] = i * 1.0;
  }
  return arr;
}

// npy_double型の配列を解放する関数
void free_array(npy_double *arr) {
  free(arr);
}

int main() {
  // npy_double型の配列を作成
  npy_double *arr = create_array(10);

  // ...

  // npy_double型の配列を解放
  free_array(arr);

  return 0;
}

その他のライブラリ

NumPy C-APIと連携して使用できるC言語ライブラリがいくつかあります。

これらのライブラリを使うことで、NumPy C-APIの機能をさらに拡張することができます。

NumPy C-APIにおけるnpy_double型は、C言語からNumPyの64ビット浮動小数点数機能を利用するための型です。

上記で紹介