从 Python 通过 ctypes 调用的 C function 返回不正确的值

Question

我在 C 中编写了一个简单的 function ，它将给定的数字提高到给定的功率。 当我在 C 中调用它时，function 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 function 的不同配置，其中一些返回预期值，而另一些则没有。 例如，当我的 function 使用return x*x一个简单的正方形时，没有for循环，它在 Python 中返回了正确的值。

我希望最终能够在 python 中调用 C function ，它将返回一个二维 Z0D6178370CAD1D4E12F 数组。

#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))

I obtain the expected output of 125.0 when I call the function in C, but when I call the function in python, it returns a value of 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 function 计算错误？

Answer 1

清单[Python 3.Docs]：ctypes - 用于 Python 的外部 function 库。

In order for everything to be properly converted ( Python <=> C ) when calling the function (residing in a .dll ( .so )), 2 things need to be specified (leaving x86 calling convention ( Win ) aside):

1. 参数类型
2. 返回类型

在CTypes中，这是通过指定：

1. argtypes - 包含每个参数（ CTypes ）类型的列表（实际上是一个序列）（按照它们出现在 function 标头中的顺序）
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 原型部分（在开头的URL中））。

反正：

• 未能指定
• 拼写错误（基本上与上一个项目符号相同）

它们中的任何一个（如果需要⁽¹⁾ ）将导致应用默认值：所有都被视为（ C89风格） int s，它（在大多数系统上）是32位长。
这会产生未定义的行为⁽²⁾ （在错误指定它们时也适用），尤其是在64 位CPU / OS上，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 function函数，具有以下 header：

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

Python等效项为：

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

相同（或非常相似）场景的一些（更具破坏性）结果（还有很多其他）：

• [SO]：Python ctypes cdll.LoadLibrary，实例化一个 object，执行它的方法，私有变量地址被截断（@CristiFati 的回答）
• [SO]：不同操作系统上的 python ctypes 问题（@CristiFati 的回答）

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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，最好指定它们以消除任何可能的混淆：

  • Function 没有 arguments：

     function_from_dll.argtypes = ()

  • Function 返回void ：

     function_from_dll.restype = None

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

  • 按预期工作
  • 没有按预期工作
    • 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（不同的机器、不同的操作系统、不同的环境......）“只复制”。 归根结底，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））。