Pythonで.NETの配列の使用方法

Question

.NET（C#）で作成されたライブラリの関数を呼び出すのに参照渡しした配列の扱い方が分かりません。
戻ってきたSystem.byte型の配列をPython側でint16型の配列として使用するにはどうすればいいでしょうか？
.NETの呼び出しはclrを使用しています。

該当のソースコード

// 該当関数の仕様
class testClass
{
public int testroc1(ref byte [] bArray)
{
// 配列に代入している値は適当
bArray[0] = 0;
bArray[1] = 1;
：
：
bArray[999] = 10;

return 1;
}
public int testroc1(ref short [] wArray)
{
// 配列に代入している値は適当
wArray[0] = 0;
wArray[1] = 1;
：
：
wArray[999] = 10;

return 1;
}
}

import clr

test = testClass()
bArray = [255] * (1000)

ret = test.testroc1(bArray)

#参照渡ししたbArray配列の内容をint16型の配列wArrayに変換

ret = test.testroc1(wArray)

#wArrayに格納されているデータを解析

ret[1]
に参照渡しした配列があると思うのですがそれをPython 側でbyte方、int16型の配列として使用する方法が分かりません。
どなたかご存じの方、回答いただけると幸いです。

よろしくお願いします。

Comments

[dodox86]

Python3.xで.NETのライブラリを呼んだりする方法はPythonが元から持っている機能ではないはずなので、質問内容が唐突過ぎる感があります。質問者さんが使っている環境を詳細に示した方が良いと思います。例えばPython.NET(pythonnet)などでしょうか。

[lovebeer]

説明不足で申し訳ありません。
詳細について追記しました。

Answer 1

どういう風に使いたいか不明なので、勘ですが。
C#から取得したbyte配列をpython側で2byte（16ビット）のint配列として扱えるよう修正[2021/04/13 10:31]
高速化方法を見つけたので修正[2021/4/14 01:46]

using System;

namespace testNameSpace {
    public class testClass {
        public int testroc(ref byte[] bArray) {
            for (int i = 0; i < bArray.Length; i++) {
                bArray[i] = (byte)(i % 0xff);
            }
            return 1;
        }
    }
}

dllは「TestLibraryForPython.dll」とする
不要なprintやコメントは削除してください。

import clr
#import numpy as np
import datetime , struct
clr.AddReference('TestLibraryForPython')
from testNameSpace import testClass

def bytes_to_intarray(arr):
	"""#for文を使った場合（遅い）
	result = []
	for i in range(0,len(arr),2):
		#result.append(arr[i]<<8|arr[i+1]) #18秒くらい
		result.append(int.from_bytes([arr[i] , arr[i+1]] , 'big', signed='False')) #22秒くらい
	"""
	
	"""#リストの内包表記を使った場合（遅い）
	#result = [arr[i]<<8|arr[i+1] for i in range(0,len(arr),2)] #18秒くらい
	result = [int.from_bytes([arr[i] , arr[i+1]] , 'big', signed='False') for i in range(0,len(arr),2)] #22秒くらい
	"""
	
	#struct.unpackを使った場合（Python.NETのメーリングリスト？からコピペ）
	from ctypes import string_at
	from System.Runtime.InteropServices import GCHandle, GCHandleType
	arr_hndl = GCHandle.Alloc(arr, GCHandleType.Pinned)
	try:
		arr_ptr = arr_hndl.AddrOfPinnedObject().ToInt64() #32bit CPUの場合（.ToInt32()）
		fmt = '>' + str(int(len(arr)/2)) + 'H' #Big endianで2byteの符号なし整数 arrの長さが500の場合：'>250H'
		result = struct.unpack(fmt, string_at(arr_ptr, len(arr))) #formatは公式ドキュメントに書いてある
	finally:
		if arr_hndl.IsAllocated: arr_hndl.Free()
	
	"""#NumPyを使った場合(importのコメントを外して使う)
	from ctypes import string_at
	from System.Runtime.InteropServices import GCHandle, GCHandleType
	arr_hndl = GCHandle.Alloc(arr, GCHandleType.Pinned)
	try:
		arr_ptr = arr_hndl.AddrOfPinnedObject().ToInt64() #32bit CPUの場合（.ToInt32()）
		#dtypeはここがわかりやすい→https://note.nkmk.me/python-numpy-dtype-astype/
		#>←はバイトオーダー（Big endian）
		result = np.frombuffer(string_at(arr_ptr, len(arr)),'>u2')
	finally:
		if arr_hndl.IsAllocated: arr_hndl.Free()
	"""
	
	return result


test = testClass()
bs = bytes(50000000)

"""#これは4秒くらいでできる
t0 = datetime.datetime.now()
for b in bs:
	b+=1;
t1 = datetime.datetime.now()
print(t1-t0)
"""

r = test.testroc(bs) #bsのサイズがでかくなるとこれが呼ばれるまでに時間がかかる。C#用に何かやってる？
bs = r[1]

t2 = datetime.datetime.now()
bs2 = bytes_to_intarray(bs)
t3 = datetime.datetime.now()
print('bytes_to_intarray時間：',t3-t2)
print('変換後のサイズ：',len(bs2))
for i in range(0,10):
	print(type(bs2[i]), struct.pack('>H',bs2[i]))

Comments

[lovebeer]

ご回答ありがとうございます。
また、こちらの説明不足で申し訳ありません。
配列に入ったデータは文字ではなく数値として扱いたいのです。。。

[Hey_CH]

byte配列を16ビットのint配列として扱いのかな？と予想して修正しました。

[lovebeer]

回答ありがとうございます。
おかげさまでやりたいことができました。

しかし…
実際の配列はもっと要素数が大きいことも考慮しないといけません。
50000000の場合もあります。
実際に50000000の要素数で試すとbytes_to_intarrayのところでかなり時間がかかってしまいます。
testroc1の参照型引数をint16の配列としてPython側でキャストのような形でint16型配列に変換することはできないでしょうか？

[Zuishin]

Buffer.BlockCopy は使えませんか？
https://docs.microsoft.com/ja-jp/dotnet/api/system.buffer.blockcopy?view=net-5.0

[lovebeer]

高速化、いろいろな方法試していただきありがとうございます。
おかげさまで意図する動作が許容するスピードできるようになりました。

こちらの情報が不足していたにも関わらずご教示いただきありがとうございました。

[lovebeer]

>Zuishin さん
Python側でコピーしたいのですが、Python側でBuffer.BlockCopyは、使えるのでしょうか？

[Hey_CH]

Zuishinさん、lovebeerさん
Buffer.BlockCopyを使おうとしてみたのですが、Array dst にPythonのbytesやlistを使用することができず
from System import Buffer,Byte,Array
tmp = Array[Byte](bytes(len(arr)))
Buffer.BlockCopy(arr,0,tmp,0,len(arr))
fmt = '>' + str(int(len(arr)/2)) + 'H'
tmp = bytes(tmp)
result = struct.unpack(fmt, tmp)
こんな風にしか使用することができませんでした（遅い）。（やり方がまずい可能性もありますが。）

[lovebeer]

>Hey_CH さん

BlockCopyまでありがとうございます。
Pythonは、初めて触ったのですがこれまでやってきた言語と違いすぎてわからない事だらけです。
精進しようと思います。