为 c_ulong 重新实现 rshift 的 ctypes

Question

我正在通过 ctypes 访问 C 库，但遇到以下问题：

我正在使用 ctypeslib 生成一个“包装器”（使用 ctypes 访问库的​​ ctypes 命令）。 C 库包含在此步骤中转换为 python 函数的宏。 （为了尽可能独立于库内部，我想在 python 中使用其中的一些宏。）

其中一个宏如下所示：

# using the ctypes types
myuint16_t = c_ushort
myuint32_t = c_ulong

def mymacro(x): return (myuint16_t)((myuint32_t)(x) >> 16) # macro

我想通过以下方式（在函数内部）在单独的模块中使用生成的函数：

return wrapper.mymacro(valueToBeConverted) # valueToBeConverted is an int

但是使用这条线我得到了以下错误：

....   
def mymacro(x): return (myuint16_t)((myuint32_t)(x) >> 16) # macro
TypeError: unsupported operand type(s) for >>: 'c_ulong' and 'int'

（我知道转换 c_ulong 的常用方法是 c_ulongvar.value >> x，但每次 C 库中发生更改时我都必须修补生成的包装器。所以我尽量避免这种情况）。

这里好像不能使用c_ulong的__rshift__实现。

print c_ulong.__rshift__
# throws AttributeError: type object 'c_ulong' has no attribute '__rshift__'

嗯，看起来很奇怪...所以我决定重新实现 c_ulong 的 __rshift__ 方法以使其正常工作：

from ctypes import *
from types import MethodType

def rshift(self, val):
    print self.value >> val

# create an unbound method which applies to all (even existing) instances
c_ulong.__rshift__ = MethodType(rshift, None, c_ulong)

a = c_ulong(1)
a >> 16

但这并不能解决问题。我仍然收到错误消息：

a >> 16
TypeError: unsupported operand type(s) for >>: 'c_ulong' and 'int'

__rshift__ 方法是否可能只能用于同一类的两个实例？我尝试了以下方法：

def rshift(self, val):
    print self.value >> int(val.value)

a = c_ulong(1)
a >> c_ulong(16) 

它有效。但这也意味着我仍然需要修补生成的包装器。

那么：有人知道这里有什么诀窍吗？

更新：

@eryksun 的解决方案奏效了。我正在使用：

from ctypes import *
# from types import MethodType

def _rshift(self, other):
    if hasattr(other, 'value'):
        other = other.value
    return c_ulong(self.value >> other)

def _lshift(self, other):
    if hasattr(other, 'value'):
        other = other.value
    return c_ulong(self.value << other)

def _coerce(self, other):
    try:
        return self, self.__class__(other)
    except TypeError:
        return NotImplemented

# Add the functions to the type. A method is created when
# accessed as an attribute of an instance.
c_ulong.__lshift__ = _lshift
c_ulong.__rshift__ = _rshift
c_ulong.__coerce__ = _coerce

Answer 1

由于_ctypes._SimpleCData 类型没有Py_TPFLAGS_CHECKTYPES 标志，2.x 子类被视为在二进制运算中使用__coerce__ 的旧式数字。调用方案和函数binary_op1中的实现见Objects/abstract.c。

出于演示目的，可以在类型对象上切换此标志，您只需在 tp_flags 字段之前定义（含糊不清地有很多 void *）。

破解PyTypeObject

from ctypes import *
import _ctypes

Py_TPFLAGS_CHECKTYPES = 1 << 4

class PyTypeObject(Structure):
    _fields_ = (('ob_refcnt', c_ssize_t),
                ('ob_type', c_void_p),
                ('ob_size', c_ssize_t),
                ('tp_name', c_char_p),
                ('tp_basicsize', c_ssize_t),
                ('tp_itemsize', c_ssize_t),
                ('tp_dealloc', c_void_p),
                ('tp_print', c_void_p),
                ('tp_getattr', c_void_p),
                ('tp_setattr', c_void_p),
                ('tp_compare', c_void_p),
                ('tp_repr', c_void_p),
                ('tp_as_number', c_void_p),
                ('tp_as_sequence', c_void_p),
                ('tp_as_mapping', c_void_p),
                ('tp_hash', c_void_p),
                ('tp_call', c_void_p),
                ('tp_str', c_void_p),
                ('tp_getattro', c_void_p),
                ('tp_setattro', c_void_p),
                ('tp_as_buffer', c_void_p),
                ('tp_flags', c_long))

接下来，创建一个unsigned long 子类，并使用from_address 工厂为其创建一个PyTypeObject。使用内置的id 获取地址，这是一个特定于 CPython 的实现细节：

class c_ulong(_ctypes._SimpleCData):
    _type_ = "L"

    def __rshift__(self, other):
        print '__rshift__', self, other
        if hasattr(other, 'value'):
            other = other.value
        return c_ulong(self.value >> other)

c_ulong_type = PyTypeObject.from_address(id(c_ulong))

演示

>>> a = c_ulong(16)
>>> b = c_ulong(2)

>>> a >> b
__rshift__ c_ulong(16L) c_ulong(2L)
c_ulong(4L)

>>> a >> 2
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
TypeError: unsupported operand type(s) for >>: 'c_ulong' and 'int'

最后一步按预期失败。现在设置标志：

>>> c_ulong_type.tp_flags |= Py_TPFLAGS_CHECKTYPES

>>> a >> 2
__rshift__ c_ulong(16L) 2
c_ulong(4L)

问题解决了吗？但这是一个黑客。使用 __coerce__ 再试一次。

---

实现__coerce__

class c_ulong(_ctypes._SimpleCData):
    _type_ = "L"

    def __rshift__(self, other):
        print '__rshift__', self, other
        if hasattr(other, 'value'):
            other = other.value
        return c_ulong(self.value >> other)

    def __coerce__(self, other):
        print '__coerce__', self, other
        try:
            return self, self.__class__(other)
        except TypeError:
            return NotImplemented

演示

>>> a = c_ulong(16)
>>> b = c_ulong(2)

>>> a >> 2
__coerce__ c_ulong(16L) 2
__rshift__ c_ulong(16L) c_ulong(2L)
c_ulong(4L)

>>> 16 >> b
__coerce__ c_ulong(2L) 16
__rshift__ c_ulong(16L) c_ulong(2L)
c_ulong(4L)

如果不能创建c_ulong，当然会失败，例如float：

>>> a >> 2.0
__coerce__ c_ulong(16L) 2.0
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
TypeError: unsupported operand type(s) for >>: 'c_ulong' and 'float'