使用ctypes访问内存地址处的数据

Question

我正在尝试为旧的C程序创建一个Python包装器,它将输入作为指针.此时,我可以让程序运行但无法弄清楚如何在指定的指针处取回值.

这是一个简化的C脚本:

#include <stdlib.h>

void cprogram(double *wts, double *res, int *kks, int n, double *ex) {
  int m;
  m=n+1;
  res[0]=1.0;
  kks[0]=1.0;}

这是我简化的Python代码:

from ctypes import *
import sys

libc = CDLL("src/program.so")  

class CONTEXT(Structure):
  _fields_ = [
                ("wts", POINTER(c_double)), //tried just to see if it would work
                ("res", c_double),
                ("kks", c_int),
                ("n", c_int),
                ("ex", c_double)]

def runner():
    kk = (1,2,3)
    n = 3
    mm = n + 1
    wts = (c_double * n)(1, 1, 1)
    res = (c_double * mm)(0)
    kks = (c_int * len(kk))(*kk)
    n = c_int(n)
    ex = c_double(0)

    libc.cprogram.restype = POINTER(CONTEXT)

    tmp = libc.cprogram(wts, res, kks, n, ex)

runner()

我尝试了类似的命令print tmp[1].wts[1],print tmp[2]但这只打印内存地址而不是值(或者像2.15880221124e-314那样不可思议的小值).我希望能够返回wts值的列表.

Answer 1

您的 C 函数返回void，而不是CONTEXT *. 因此，您的代码只是将随机未初始化的内存强制转换为 a CONTEXT *，然后尝试取消引用它。

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最重要的是，即使它确实CONTEXT通过引用返回一个对象，tmp[1]也会尝试取消引用该对象之后的内存，因此它仍然是垃圾。

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当您尝试将随机内存解释为双精度时，您将得到段错误或值，例如2.15880221124e-314如果您幸运的话\xe2\x80\x94，如果您不幸，您将得到看起来正确但仍然是随机值，例如0.0.

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同时，由于您的 C 函数会就地修改其参数，因此您不需要在这里做任何花哨的事情。只需使用您传入的变量即可。

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所以：

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def runner():\n    kk = (1,2,3)\n    n = 3\n    mm = n + 1\n    wts = (c_double * n)(1, 1, 1)\n    res = (c_double * mm)(0)\n    kks = (c_int * len(kk))(*kk)\n    n = c_int(n)\n    ex = c_double(0)\n\n    libc.cprogram.restype = None\n\n    libc.cprogram(wts, res, kks, n, ex)\n\n    print wts[1]\n

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这有效，并打印出来1.0。

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如果您的 C 函数确实CONTEXT返回与您的声明匹配的结构数组ctypes，那么这一切都会正常工作。例如：

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#include <stdlib.h>\n\ntypedef struct {\n  double *wts;\n  double res;\n  int kks;\n  int n;\n  double ex;\n} CONTEXT;\n\nCONTEXT *cprogram(double *wts, double *res, int *kks, int n, double *ex) {\n  int m;\n  m=n+1;\n  res[0]=1.0;\n  kks[0]=1.0;\n\n  CONTEXT *contexts = malloc(sizeof(CONTEXT) * 4);\n  for (int i=0; i!=4; ++i) {\n    double *wtsses = malloc(sizeof(double) * 5);\n    for (int j=0; j!=4; ++j) {\n      wtsses[j] = i + j;\n    }\n    CONTEXT context = { wtsses, *res, *kks, m, *ex };\n    contexts[i] = context;\n  }\n  return contexts;\n}\n

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编译它，运行现有的 Python 脚本并添加一个print tmp[1].wts[1]，它将打印出2.0.

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最后，为了进行后续操作，首先让我们将 C 代码更改为int *n，其中*n输入为：

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void cprogram(double *wts, double *res, int *kks, int *n, double *ex) {\n  int m;\n  m=*n+1;\n  res[0]=1.0;\n  kks[0]=1.0;}\n

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现在，要从 Python 调用它，您必须创建一个c_int并传递一个指向它的指针。由于你已经做了前半部分（之前不需要\xe2\x80\x94只需设置argtypes\xe2\x80\xa6\xc2\xa0但现在是必要的，这很方便），这只是一行更改:

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libc.cprogram(wts, res, kks, pointer(n), ex)\n

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n如果是输入输出参数，这甚至可以工作。

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但实际上，您根本不需要从 Python 中查看指针对象；您对它所做的唯一事情就是创建它以传递给函数，然后让它被收集。要传递 C 指针而不创建 ctypes 指针对象（即使是nin-out 参数，它也可以工作），请使用byref：

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libc.cprogram(wts, res, kks, byref(n), ex)\n

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