Python将32位指针地址传递给C函数

Question

我想在Python脚本的共享库中调用我的C函数。 传递指针时出现问题，64位地址似乎被截断为被调用函数内的32位地址。 Python和我的库都是64位。

下面的示例代码演示了该问题。 Python脚本打印传递给C函数的数据的地址。 然后，从被调用的C函数内打印接收的地址。 此外，C函数通过打印本地创建内存的大小和地址来证明它是64位。 如果以任何其他方式使用指针，则结果是段错误。

的CMakeLists.txt

cmake_minimum_required (VERSION 2.6) 
add_library(plate MODULE plate.c)

plate.c

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

void plate(float *in, float *out, int cnt)
{
    void *ptr = malloc(1024);
    fprintf(stderr, "passed address: %p\n", in);
    fprintf(stderr, "local pointer size: %lu\n local pointer address: %p\n", sizeof(void *), ptr);
    free(ptr);
}

test_plate.py

import numpy
import scipy
import ctypes

N = 3
x = numpy.ones(N, dtype=numpy.float32)
y = numpy.ones(N, dtype=numpy.float32)
plate = ctypes.cdll.LoadLibrary('libplate.so')

print 'passing address: %0x' % x.ctypes.data
plate.plate(x.ctypes.data, y.ctypes.data, ctypes.c_int(N))

python-2.7的输出

在[1]中：运行../test_plate.py

传递地址：7f9a09b02320

传递地址：0x9b02320

本地指针大小：8

本地指针地址：0x7f9a0949a400

Answer 1

问题是ctypes模块不检查您尝试调用的函数的函数签名。 相反，它基于Python类型的C类型，所以行......

plate.plate(x.ctypes.data, y.ctypes.data, ctypes.c_int(N))

...将前两个参数作为整数传递。 请参阅eryksun的答案，了解它们被截断为32位的原因。

为了避免截断，你需要告诉ctypes这些params实际上是指针......

plate.plate(ctypes.c_void_p(x.ctypes.data),
            ctypes.c_void_p(y.ctypes.data),
            ctypes.c_int(N))

...虽然它们实际指向的是另一个问题 - 它们可能不像C代码所假设的那样float指针。

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更新

从那以后， eryksun就这个问题中的numpy特定示例发布了一个更完整的答案，但是我将这里放在这里，因为它可能对于使用除numpy以外的程序员的指针截断的一般情况有用。

Answer 2

Python的PyIntObject在内部使用C long ，在大多数64位平台（64位Windows除外）上使用64位。 但是，ctypes将转换后的结果分配给pa->value.i ，其中value是union， i字段是32位int 。 有关详细信息，请参阅Modules / _ctypes / ConvParam中的ConvParam ，第588-607行和第645-664行。 ctypes是在Windows上开发的，其中long总是32位，但我不知道为什么没有改为使用long字段，即pa->value.l 。 也许，大多数时候默认创建一个C int而不是使用long的全部范围会更方便。

无论如何，这意味着你不能简单地传递Python int来创建一个64位指针。 您必须显式创建一个ctypes指针。 你有很多选择。 如果您不关心类型安全性，NumPy数组的最简单选项是使用其ctypes属性。 这定义了钩子_as_parameter_ ，它允许Python对象设置它们在ctypes函数调用中的转换方式（参见前一个链接中的第707-719行）。 在这种情况下，它会创建一个void * 。 例如，你打电话给这样的plate ：

plate.plate(x.ctypes, y.ctypes, N)

但是，这不提供任何类型安全性来防止使用错误类型的数组调用函数，这将导致无意义，错误或分段错误。 np.ctypeslib.ndpointer解决了这个问题。 这将创建一个自定义类型，您可以在设置ctypes函数指针的argtypes和restype时使用该类型。 此类型可以验证数组的数据类型，维数，形状和标志。 例如：

import numpy as np
import ctypes

c_npfloat32_1 = np.ctypeslib.ndpointer(
    dtype=np.float32, 
    ndim=1, 
    flags=['C', 'W'])

plate = ctypes.CDLL('libplate.so')

plate.plate.argtypes = [
    c_npfloat32_1,
    c_npfloat32_1,
    ctypes.c_int,
]

N = 3
x = np.ones(N, dtype=np.float32)
y = np.ones(N, dtype=np.float32)

plate.plate(x, y, N)  # the parameter is the array itself

Answer 3

如果你不告诉ctypes参数是什么类型，它会尝试从传递给函数的值推断它。 而这种推断并不总是能够满足您的需求。

处理此问题的推荐方法是设置函数的argtypes属性，以便明确告诉ctypes参数类型是什么。

plate.plate.argtypes = [
    ctypes.POINTER(ctypes.c_float), 
    ctypes.POINTER(ctypes.c_float), 
    ctypes.c_int
]

然后你可以像这样调用函数：

plate.plate(x.ctypes.data, y.ctypes.data, N)

Answer 4

实际上，您应该设置plate.argstype = [ctypes.c_void_p, ctypes.c_void_p, ctypes.c_int] ，然后可以接受来自python的c func中的地址。
我遇到了问题，我就像我说的那样解决了问题。