從 Python 通過 ctypes 調用的 C function 返回不正確的值

Question

我在 C 中編寫了一個簡單的 function ，它將給定的數字提高到給定的功率。 當我在 C 中調用它時，function 返回正確的值，但是當我在 Python 中調用它時，它返回一個不同的、不正確的值。

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

我嘗試了 C function 的不同配置，其中一些返回預期值，而另一些則沒有。 例如，當我的 function 使用return x*x一個簡單的正方形時，沒有for循環，它在 Python 中返回了正確的值。

我希望最終能夠在 python 中調用 C function ，它將返回一個二維 Z0D6178370CAD1D4E12F 數組。

#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.

這是我第一次使用 ctypes。 我是否犯了一個明顯的錯誤導致 function 計算錯誤？

Answer 1

清單[Python 3.Docs]：ctypes - 用於 Python 的外部 function 庫。

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. 參數類型
2. 返回類型

在CTypes中，這是通過指定：

1. argtypes - 包含每個參數（ CTypes ）類型的列表（實際上是一個序列）（按照它們出現在 function 標頭中的順序）
2. restype - 單個CTypes類型

旁注：上述方法的替代方法是對外部函數進行原型設計（ CFUNCTYPE 、 WINFUNCTYPE 、 PYFUNCTYPE - 檢查Function 原型部分（在開頭的URL中））。

反正：

• 未能指定
• 拼寫錯誤（基本上與上一個項目符號相同）

它們中的任何一個（如果需要⁽¹⁾ ）將導致應用默認值：所有都被視為（ C89風格） int s，它（在大多數系統上）是32位長。
這會產生未定義的行為⁽²⁾ （在錯誤指定它們時也適用），尤其是在64 位CPU / OS上，其中較大類型的值（例如指針）可能會被截斷。
顯示的錯誤可能很多，有時會產生誤導。

您拼錯了argtype （末尾缺少s ）。

糾正一下，你應該沒問題

示例：

對於由libdll.dll ( libdll.so ) 導出的 function函數，具有以下 header：

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

Python等效項為：

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）場景的一些（更具破壞性）結果（還有很多其他）：

• [SO]：Python ctypes cdll.LoadLibrary，實例化一個 object，執行它的方法，私有變量地址被截斷（@CristiFati 的回答）
• [SO]：不同操作系統上的 python ctypes 問題（@CristiFati 的回答）

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腳注

• #1 ：從技術上講，有些情況不需要指定它們。 但即便如此，最好指定它們以消除任何可能的混淆：

  • Function 沒有 arguments：

     function_from_dll.argtypes = ()

  • Function 返回void ：

     function_from_dll.restype = None

• #2 : Undefined Behavior ( [Wikipedia]: Undefined behavior ) 顧名思義，是一段代碼的結果無法“預測”（或保證）的情況。 主要案例：

  • 按預期工作
  • 沒有按預期工作
    • 有一些有趣的輸出/副作用
    • 崩潰

  
  它的“美”在於有時它看起來完全隨機，有時它在某些特定情況下（不同的機器、不同的操作系統、不同的環境......）“只復制”。 歸根結底，所有這些純屬巧合！ 問題在於代碼（可能是當前代碼（最高機會）或它使用的其他代碼（庫、編譯器））。