通过 ctypes 从 Python 调用的 C 函数返回不正确的值

Question

我用 C 语言编写了一个简单的函数，可以将给定的数字提高到给定的幂。当我在 C 中调用它时，该函数返回正确的值，但是当我在 Python 中调用它时，它返回一个不同的、不正确的值。

我使用以下命令创建了共享文件： $ gcc -fPIC -shared -o test.so test.c

我尝试了 C 函数的不同配置，其中一些返回预期值，而另一些则不返回。例如，当我的函数是一个使用return x*x 的简单正方形时，没有for 循环，它在Python 中返回正确的值。

我希望最终能够在python中调用一个返回二维C数组的C函数。

#include <stdio.h>

float power(float x, int exponent)
{
    float val = x;
    for(int i=1; i<exponent; i++){
        val = val*x;
    }
    return val;
}

from ctypes import *

so_file = '/Users/.../test.so'
functions = CDLL(so_file)

functions.power.argtype = [c_float, c_int]
functions.power.restype = c_float

print(functions.power(5,3))

当我在C中调用函数时，我得到预期的输出125.0，但是当我在python中调用该函数时，它返回的值是0.0。

这是我第一次使用 ctypes。我是否犯了一个明显的错误导致函数计算错误？

Answer 1

上市[Python 3.Docs]: ctypes - A foreign function library for Python。

为了在调用函数（驻留在 .dll 中）时正确转换所有内容（Python C）（ .so))，需要指定 2 件事（将 x86 调用约定 (Win) 放在一边）：

1. 参数类型
2. 返回类型

在CTypes中，这是通过指定：

1. argtypes - 一个列表（实际上是一个序列），包含每个参数 (CTypes) 类型（按照它们在函数头中出现的顺序）李>
2. restype - 单个 CTypes 类型

旁注：上述方法的替代方法是对外部函数进行原型设计（CFUNCTYPE、WINFUNCTYPE、PYFUNCTYPE - 检查 Function prototypes 部分（在 URL 开头） .

无论如何：

• 未能指定
• 拼写错误（基本上与上一个项目符号相同）

其中任何一个（如果需要 ⁽¹⁾），将导致应用默认值：所有都被处理 (C89 style) 为 ints，（在大多数系统上）32 位长。
这会产生未定义行为 ⁽²⁾（也适用于错误指定它们），尤其是在64位 CPU / OS，其中较大类型的值（例如指针）可能会被截断。
显示的错误可能很多，有时会产生误导。

您拼错了 argtype（末尾缺少 s）。

纠正一下，你应该没问题

示例：

对于由 libdll.dll (libdll.so) 导出的函数 func，具有以下标头：

double func(uint32_t ui, float f, long long vll[8], void *pv, char *pc);

Python 等价物是：

func = libdll.func
func.argtypes = (ctypes.c_uint32, ctypes.c_float, ctypes.c_longlong * 8, ctypes.c_void_p, ctypes.POINTER(ctypes.c_char))
'''
It would be a lot easier (nicer, and in most cases recommended)
  the last element to be ctypes.c_char_p,
  but I chose this form to illustrate pointers in general.
'''
func.restype = ctypes.c_double

一些（更具破坏性）结果相同（或非常相似）场景（还有很多其他）：

• [SO]: Python ctypes cdll.LoadLibrary, instantiate an object, execute its method, private variable address truncated (@CristiFati's answer)
• [SO]: python ctypes issue on different OSes (@CristiFati's answer)

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脚注

• #1：从技术上讲，有些情况不需要指定它们。但即便如此，最好还是指定它们以消除任何可能的混淆：

  • 没有参数的函数：

      function_from_dll.argtypes = ()
    

  • 函数返回void：

      function_from_dll.restype = None
    

• #2：Undefined Behavior（[Wikipedia]: Undefined behavior）顾名思义，就是一段代码的结果不能“预测”（或保证）。主要案例：

  • 按预期工作
  • 未按预期工作
    • 有一些有趣的输出/副作用
    • 崩溃

  
  它的“美”在于有时它看起来完全随机，有时它在某些特定情况下“仅重现”（不同的机器、不同的操作系统es、不同的环境...... .)。底线是所有这些纯属巧合！问题在于代码（可能是当前代码（最高机会）或它使用的其他代码（库、编译器））。