用ctypes包裝Python中的c函數

Question

我有一個帶有以下簽名的C函數

__declspec( dllexport ) void* setup(int c_force, int c_stepping, int c_iteration, int c_roots,
                                    struct para* c_userdata, double* c_y0,
                                    double c_reltol, double c_abstol)
{
    ....
    return "a pointer";
}

其中para定義如下。 我想用此函數（和其他函數）構建一個dll並從Python訪問它。 重要的Python行是

import ctypes as ct
lib = ct.cdll.LoadLibrary('lib_path.dll')
getattr(lib, 'setup')
lib.setup.restype = ct.c_void_p
# pystruct as defined below to avoid clogging code
lib.setup.argtypes = [ct.c_int, ct.c_int, ct.c_int, ct.c_int,
                      ct.POINTER(para), ct.POINTER(ct.c_double),
                      ct.c_double, ct.c_double]
ptr = lib.setup(cf, cs, ci, cr, ct.byref(para), c_y0, c_reltol, c_abstol) 
myobj = ct.c_void_p(ptr)

其中cf ， cs ， ci ， cr是（python）ints， para是如下定義的struct-type， c_y0=(ct_c_double * 2)() （從python端和c端都應為長度2， ）和c_reltol和c_abstol為ct.c_double，因為c_reltol = ct.c_double(reltol) 。

當我嘗試運行我的主應用程序時，出現WindowsError: exception: access violation writing xxx在lib.setup調用中WindowsError: exception: access violation writing xxx ，我看不到原因...在調用lib.setup之前進行打印lib.setup給出以下輸出值和類型傳遞給函數的參數（順序）

1 2 2 1 <cparam 'P' (0000000003C84EB0)> <cvode_library.c_double_Array_2 object at 0x0000000003F95BC8> c_double(1e-06) c_double(1e-08)

<type 'int'> <type 'int'> <type 'int'> <type 'int'> <type 'CArgObject'> <class 'cvode_library.c_double_Array_2'> <class 'ctypes.c_double'> <class 'ctypes.c_double'>

我一直在試圖與調試這個和這個問題，但沒有成功。 由於C函數的調用簽名非常簡單，所以我看不到它為什么會中斷。

PS它可以在Ubuntu上完美運行，用__declspec...替換為extern

c結構定義為

typedef struct para PARA;
struct para
{
    double a;
    double b;
    double c;
};

和相應的pystruct為

class para(ct.Structure):
    _fields_ = [('a', ct.c_double),
               ('b', ct.c_double),
               ('c', ct.c_double)]

編輯 c_y0定義為

y0 = np.array([0., 0.])
c_y0 = (ct.c_double * 2)()
c_y0[0] = y0[0]
c_y0[1] = y0[1]

所有“ cvode”函數和N_Vector都是Sundials套件的一部分， 用於求解非線性方程

__declspec( dllexport ) void* setup(int c_force, int c_stepping, int c_iteration, int c_roots,
                                    struct para* c_userdata, double* c_y0,
                                    double c_reltol, double c_abstol)
{
    int flag;
    N_Vector y;
    void* cvode_mem;
    PARA* ptr_para;
    ptr_para = c_userdata;

    // ****** Set up vector with initial conditions ******
    y = N_VNew_Serial(2);
    NV_Ith_S(y,0) = c_y0[0];
    NV_Ith_S(y,1) = c_y0[1];

    // ****** Create cvode object with stepping and iteration method ******
    if(c_iteration==CV_FUNCTIONAL)
        cvode_mem = CVodeCreate(c_stepping, 1);    // Functional iteration
    else
        cvode_mem = CVodeCreate(c_stepping, 2);    // Newton interation
    if(check_flag((void *)cvode_mem, "CVodeCreate", 0)) return(NULL);

    flag = CVodeInit(cvode_mem, ode, 0, y);

    if(check_flag(&flag, "CVodeInit", 1)) return(NULL);

    // ****** Specify integration tolerances ******
    flag = CVodeSStolerances(cvode_mem, c_reltol, c_abstol);
    if(check_flag(&flag, "CVodeSStolerances", 1)) return(NULL);

    // ****** Set up linear solver module if required ******
    if(c_iteration==CV_DENSE_USER)
    {
        printf("Dense user supplied Jacobian\n");
        // Dense user-supplied Jacobian
        flag = CVDense(cvode_mem, 2);
        if(check_flag(&flag, "CVDense", 1)) return(NULL);

        flag = CVDlsSetDenseJacFn(cvode_mem, jac);

        if(check_flag(&flag, "CVDlsSetDenseJacFn", 1)) return(NULL);
    }
    else if(c_iteration==CV_DENSE_DQ)
    {
        // Dense difference quotient Jacobian
        flag = CVDlsSetDenseJacFn(cvode_mem, NULL);
        if(check_flag(&flag, "CVDlsSetDenseJacFn", 1)) return(NULL);
    }


    // Set optional inputs
    flag = CVodeSetUserData(cvode_mem, c_userdata);
    if(check_flag(&flag, "CVodeSetUserData", 1)) return(NULL);

    // Attach linear solver module

    // Specify rootfinding problem
    if(c_roots!=ROOTS_OFF)
    {
         flag = CVodeRootInit(cvode_mem, 1, root_func);
    }

    return cvode_mem;
}

Answer 1

這是MCVE。 它表明您的聲明是正確的，因此問題可能出在函數實現中。 如果以下方法對您不起作用，請使用類似的MCVE更新您的問題，以重現您的失敗。

測試

#include <stdio.h>

typedef struct para PARA;
struct para
{
    double a;
    double b;
    double c;
};

__declspec(dllexport) void* setup(int c_force, int c_stepping, int c_iteration, int c_roots,
                                  struct para* c_userdata, double* c_y0,
                                  double c_reltol, double c_abstol)
{
    printf("%d %d %d %d %lf %lf %lf %lf %lf %lf %lf\n",c_force,c_stepping,c_iteration,c_roots,c_userdata->a,c_userdata->b,c_userda
ta->c,c_y0[0],c_y0[1],c_reltol,c_abstol);
    return NULL;
}

test.py

import ctypes as ct

class para(ct.Structure):
    _fields_ = [('a', ct.c_double),
               ('b', ct.c_double),
               ('c', ct.c_double)]

lib = ct.CDLL('test')
lib.setup.restype = ct.c_void_p
# pystruct as defined below to avoid clogging code
lib.setup.argtypes = [ct.c_int, ct.c_int, ct.c_int, ct.c_int,
                      ct.POINTER(para), ct.POINTER(ct.c_double),
                      ct.c_double, ct.c_double]
p = para(1.5,2.5,3.5)
c_y0 = (ct.c_double * 2)(4.5,5.5)
ptr = lib.setup(1,2,3,4,p, c_y0,6.5,7.5) 
myobj = ct.c_void_p(ptr)

輸出量

1 2 3 4 1.500000 2.500000 3.500000 4.500000 5.500000 6.500000 7.500000