NumPy C-APIとPythonインタープリター間のシグナル処理

NumPy C-APIにおけるNPY_SIGINT_ONの詳細解説

NPY_SIGINT_ONフラグを設定すると、以下のようになります。

• ユーザーがSIGINT信号を受け取ったとき、NumPyは現在実行中の計算を中断します。
• 計算が中断された後、NumPyは PyErr_SetInterrupt() 関数を呼び出して、Pythonのインタープリターに割り込みが発生したことを通知します。
• Pythonのインタープリターは、割り込みが発生したことをユーザーに通知し、プログラムの制御をユーザーに戻します。

NPY_SIGINT_ONフラグは、ユーザーが入力を受け付けながらNumPyの計算を実行したい場合などに使用できます。例えば、以下のコードでは、ユーザーが Ctrl + C キーを押すと、NumPyの計算が中断され、ユーザーが入力できるようになります。

#include <numpy/npy_capi.h>

void main() {
  // NPY_SIGINT_ONフラグを設定
  npy_set_sigint_on(1);

  // NumPyの計算を実行
  for (int i = 0; i < 1000000; i++) {
    // 計算中にユーザーが入力を受け付ける
    if (kbhit()) {
      // ユーザーが入力した文字を取得
      char c = getchar();

      // ユーザーが入力した文字に応じて処理を行う
      if (c == 'q') {
        // 'q'が入力された場合は、計算を中断
        break;
      }
    }
  }

  // NumPyの計算が終了
  npy_set_sigint_on(0);
}

NPY_SIGINT_ONを使用する際の注意点

NPY_SIGINT_ONフラグを使用する際には、以下の点に注意する必要があります。

• NPY_SIGINT_ONフラグを設定すると、NumPyの計算が中断される可能性があります。
• 計算が中断された場合、NumPyの内部状態が不整合になる可能性があります。
• NPY_SIGINT_ONフラグを使用する場合は、計算が中断された場合に適切な処理を行う必要があります。

NPY_SIGINT_ONフラグは、ユーザーが割り込み信号を受け取った際に、NumPyの内部処理を中断させるためのフラグです。このフラグを使用することで、NumPyの計算を途中で中止し、プログラムの制御をユーザーに戻すことができます。NPY_SIGINT_ONフラグを使用する際には、上記の注意点に留意する必要があります。

NumPy C-APIにおけるNPY_SIGINT_ONのサンプルコード

ユーザー入力を受け付けながらNumPyの計算を実行する例

#include <numpy/npy_capi.h>

void main() {
  // NPY_SIGINT_ONフラグを設定
  npy_set_sigint_on(1);

  // NumPyの計算を実行
  for (int i = 0; i < 1000000; i++) {
    // 計算中にユーザーが入力を受け付ける
    if (kbhit()) {
      // ユーザーが入力した文字を取得
      char c = getchar();

      // ユーザーが入力した文字に応じて処理を行う
      if (c == 'q') {
        // 'q'が入力された場合は、計算を中断
        break;
      }
    }
  }

  // NumPyの計算が終了
  npy_set_sigint_on(0);
}

割り込み信号を受け取った際にNumPyの計算を中断する例

#include <numpy/npy_capi.h>
#include <signal.h>

void sigint_handler(int signum) {
  // NPY_SIGINT_ONフラグを設定
  npy_set_sigint_on(1);
}

void main() {
  // SIGINT信号のハンドラーを設定
  signal(SIGINT, sigint_handler);

  // NumPyの計算を実行
  for (int i = 0; i < 1000000; i++) {
    // 計算中にユーザーが入力を受け付ける
    if (kbhit()) {
      // ユーザーが入力した文字を取得
      char c = getchar();

      // ユーザーが入力した文字に応じて処理を行う
      if (c == 'q') {
        // 'q'が入力された場合は、計算を中断
        break;
      }
    }
  }

  // NumPyの計算が終了
  npy_set_sigint_on(0);
}

NPY_SIGINT_ONフラグを使用してNumPyの内部状態を検証する例

#include <numpy/npy_capi.h>

void main() {
  // NPY_SIGINT_ONフラグを設定
  npy_set_sigint_on(1);

  // NumPyの計算を実行
  for (int i = 0; i < 1000000; i++) {
    // 計算中にユーザーが入力を受け付ける
    if (kbhit()) {
      // ユーザーが入力した文字を取得
      char c = getchar();

      // ユーザーが入力した文字に応じて処理を行う
      if (c == 'q') {
        // 'q'が入力された場合は、計算を中断
        break;
      }
    }

    // NumPyの内部状態を検証
    // ...
  }

  // NumPyの計算が終了
  npy_set_sigint_on(0);
}

NumPy C-APIでSIGINT信号を処理する他の方法

signal() 関数を使用する

signal() 関数は、特定の信号を受け取ったときのハンドラーを設定することができます。SIGINT信号を受け取ったときのハンドラーを設定することで、NumPyの計算を中断させることができます。

#include <numpy/npy_capi.h>
#include <signal.h>

void sigint_handler(int signum) {
  // NumPyの計算を中断
  // ...
}

void main() {
  // SIGINT信号のハンドラーを設定
  signal(SIGINT, sigint_handler);

  // NumPyの計算を実行
  // ...

  // SIGINT信号のハンドラーを解除
  signal(SIGINT, SIG_DFL);
}

pthread_sigmask() 関数は、スレッドのシグナルマスクを設定することができます。シグナルマスクは、スレッドが受け取る信号の種類を制御します。SIGINT信号をシグナルマスクから除外することで、NumPyの計算中にSIGINT信号を受け取ることができます。

#include <numpy/npy_capi.h>
#include <pthread.h>

void main() {
  // シグナルマスクを取得
  sigset_t sigset;
  pthread_sigmask(SIG_SETMASK, NULL, &sigset);

  // SIGINT信号をシグナルマスクから除外
  sigdelset(&sigset, SIGINT);

  // シグナルマスクを設定
  pthread_sigmask(SIG_SETMASK, &sigset, NULL);

  // NumPyの計算を実行
  // ...

  // シグナルマスクを元に戻す
  pthread_sigmask(SIG_SETMASK, NULL, &sigset);
}

PythonのインタープリターからSIGINT信号を受け取る

NumPy C-APIからPythonのインタープリターに制御を戻す方法もあります。 Pythonのインタープリターは、SIGINT信号を受け取った際に、KeyboardInterrupt 例外を発生させます。

#include <numpy/npy_capi.h>

void main() {
  // Pythonのインタープリターから制御を受け取る
  PyGILState_STATE gstate = PyGILState_Ensure();

  // NumPyの計算を実行
  // ...

  // Pythonのインタープリターに制御を戻す
  PyGILState_Release(gstate);
}

どの方法を使用するべきかは、開発しているアプリケーションの要件によって異なります。

• 多くの場合、signal() 関数を使用するのが最も簡単で効率的な方法です。
• より細かい制御が必要な場合は、pthread_sigmask() 関数を使用することができます。
• PythonのインタープリターからSIGINT信号を受け取りたい場合は、3番目の方法を使用する必要があります。