C++ から Python (Matplotlib) でグラフを描く

Abstract

  C++ から Python の Matplotlib でグラフを生成する場合，lava/matplotlib-cpp 等の Python/C API を利用した手法が知られている．しかしながら，様々な制約のため Python/C API を利用できない場合がある．このような場合，C++ で生成したデータを CSV 等のファイルへ一旦書き出した後，再度 Python でデータを取り込むことで描画できるが，これも，大きな労力を伴う．そこで，本投稿では，system 関数により，Python をコマンドラインからの呼び出しとして実行し，この際に描画データを引数として受け渡すことで，労力の軽減を図る．

※ 現在では C++ から任意の Python 関数を実行する の方が，簡単です． - 2018.0316 追記

Introduction

  C++ からグラフを描画する場合，Gnuplot や Python の matplotlib がよく用いられる．汎用言語である Python を用いる場合，C++ から一度ファイルに出力したデータを，再度 Python から読み込んで描画する方法が考えられる．しかしながら，一度ファイルに出力するといった方法は，ファイルの出力先や，不要となったファイルの削除タイミングを考える必要があり，手間がかかる．そこで，Python の実行ファイルに，データをコマンドライン引数として与えることを考える．コマンドライン引数は，例えば，Windowds7 では，32699 文字未満 [1] に制限されており，受け渡せるデータ量に制限はあるものの，浮動小数点数で 3400 個程度の配列を受け渡せるだけのデータ量である．
  例えば，次のように，コマンドラインから Python コードへ，入力引数を文字列として受け渡すことができる．
例:
./main.py

import sys

def main():
    args = sys.argv
    print("own name: %s" % args[0])    
    print("%s" % args[1])
    print("%d" % int(args[2]))

main()

実行結果

$ python main.py 123 456
own name: main.py
123
456

  今回は，この手法を用いて，C++ からグラフを生成する．

Method

  描画する配列データを受け渡すにあたり，データフォーマットを考える必要がある．難しいデータフォーマットを考える必要はなく，今回は，配列長 (vec.size()) を渡したのち，個数分の配列データ (vec[0] vec[1] ... vec[vec.size()-1]) を受け渡した．

例 (疑似コマンド):

$ python ./main.py vec.size() vec[0] vec[1] ... vec[vec.size()-1]

Implementation

  今回使用したコード全体は，GitHub: c2py へ置いておく．

./main.cpp ./plot.py

Results

  上記コードを実行し，下記のグラフを得た．(002.png のみ示す．)

References

[1] ProcessStartInfo.Arguments プロパティ

---

Appendix

  C++ 側，および，Python 側での文字列処理コードを添付しておく．

./c2py.cpp ./c2py.py