如何将结构从 python 传递给共享对象中的 ctypes 函数？答案

【问题标题】：How to pass a struct from python to a ctypes function in a shared object?如何将结构从 python 传递给共享对象中的 ctypes 函数？
【发布时间】：2020-06-27 15:32:01
【问题描述】：

我正在尝试创建类似于 numpy 的东西来了解 ctypes 的工作原理，但在将指向“Matrix”结构的指针传递给某些函数时遇到了问题。

调用 print_matrix 的输出总是一些随机整数，然后是几个空格。

我使用的是 Python 3.7.5，C 代码是使用以下代码编译的：gcc -shared -o libarray.so -fPIC array.c

C 代码：

typedef struct Matrix {
        int *arr;
        int *shape;
        int dims;
} Matrix;

void print_matrix(Matrix *Mat) {
        int num = 1;
        for (int i = 0; i < Mat -> dims; i++) {num *= Mat -> shape[i];}

        for (int i = 0; i < num; i++) {
                printf("%d  ", Mat -> arr[i]);
                if (Mat -> dims >= 2) {
                        if (((i + 1) % Mat -> shape[0]) == 0) {
                                printf("\n");
                        }
                } 
        }
}

Python 代码：

import ctypes as cty

class Matrix(cty.Structure):
    _fields_ = [("arr", cty.POINTER(cty.c_int)), ("shape", cty.POINTER(cty.c_int)), ("dims", cty.c_int)]

libarray = cty.CDLL("./libarray.so")

print_matrix = libarray.print_matrix
print_matrix.restype = None
print_matrix.argtypes = [Matrix]

mat = Matrix((cty.c_int * 4)(*[1, 2, 3, 4]), (cty.c_int * 2)(*[2, 2]), cty.c_int(2))
print_matrix(mat)

我知道对于这个函数，我可以通过更改 print_matrix 代码直接传递 Matrix 结构，但是由于我的代码中的一些其他内容，我想主要处理指针。很抱歉这个奇怪的限制，提前感谢。

【问题讨论】：

标签： python c ctypes

【解决方案1】：

问题是，在 C 中，你有 void print_matrix(Matrix *Mat)，但在 Python 中，你有 print_matrix.argtypes = [Matrix]。 Python 传递了一个 Matrix，但 C 期待一个 Matrix *。使用哪一个并不重要，但他们必须同意。

如果您想传递Matrix，则不要理会您的 Python 代码并将您的 C 代码更改为：

#include <stdio.h>

typedef struct Matrix {
        int *arr;
        int *shape;
        int dims;
} Matrix;

void print_matrix(Matrix Mat) {
        int num = 1;
        for (int i = 0; i < Mat.dims; i++) {num *= Mat.shape[i];}

        for (int i = 0; i < num; i++) {
                printf("%d  ", Mat.arr[i]);
                if (Mat.dims >= 2) {
                        if (((i + 1) % Mat.shape[0]) == 0) {
                                printf("\n");
                        }
                } 
        }
}

我将Matrix *Mat 更改为Matrix Mat 并将-> 更改为.。

如果您想传递Matrix *，则不要理会您的 C 代码并将您的 Python 代码更改为：

import ctypes as cty

class Matrix(cty.Structure):
    _fields_ = [("arr", cty.POINTER(cty.c_int)), ("shape", cty.POINTER(cty.c_int)), ("dims", cty.c_int)]

libarray = cty.CDLL("./libarray.so")

print_matrix = libarray.print_matrix
print_matrix.restype = None
print_matrix.argtypes = [cty.POINTER(Matrix)]

mat = Matrix((cty.c_int * 4)(*[1, 2, 3, 4]), (cty.c_int * 2)(*[2, 2]), cty.c_int(2))
print_matrix(cty.byref(mat))

我将[Matrix] 更改为[cty.POINTER(Matrix)] 并将mat 更改为cty.byref(mat)。

【讨论】：