在 Python 中取消引用 FFI 指针以获取底层数组

Question

我有一个用 Rust 编写的 C FFI，src/lib.rs如下所示：

// compile with $ cargo build

extern crate libc;
use self::libc::{size_t, int32_t};

use std::cmp::min;
use std::slice;

#[no_mangle]
pub extern "C" fn rle_new(values_data: *const int32_t, values_length: size_t) -> *mut Rle {
    let values = unsafe { slice::from_raw_parts(values_data, values_length as usize).to_vec() };

    return Box::into_raw(Box::new(Rle::new(values)));

}

#[no_mangle]
pub extern "C" fn rle_free(ptr: *mut Rle) {
    if ptr.is_null() {
        return;
    }
    unsafe {
        Box::from_raw(ptr);
    }
}  

#[no_mangle]
pub extern "C" fn rle_values_size(rle: *mut Rle) -> int32_t {
    unsafe { (*rle).values.len() as i32 }
}

#[no_mangle]
pub extern "C" fn rle_values(rle: *mut Rle) -> *mut int32_t {
    unsafe { &mut (*rle).values[0] }
}


#[derive(Debug, PartialEq)]
pub struct Rle {
    pub values: Vec<i32>,
}


impl Rle {
    pub fn new(values: Vec<i32>) -> Self {
        return Rle { values: values };
    }
}

这是我在项目基础文件夹中的 Cargo.toml：

[package]
name = "minimal_example"
version = "0.1.0"
authors = ["Dumbass"]

[dependencies]
libc = "0.2.16"

[lib]
crate-type = ["dylib"] # you might need a different type on linux/windows ?

这是调用 Rust 的 Python 代码，也放在基本文件夹中：

[package]
name = "minimal_example"
version = "0.1.0"
authors = ["Dumbass"]

[dependencies]
libc = "0.2.16"

[lib]
crate-type = ["dylib"] # you might need a different type on linux/windows ?

我有充分的理由相信 C 代码是正确的，因为rle_values_size和rle_values引用同一个对象，即结构中的 Rust 向量，并且该rle_values_size函数有效。

但是，当我尝试取消引用由 给出的指针rle_values并将其作为数组读取时，我得到了段错误。

我已经尝试了我在 Stack Overflow 上找到的每一个代码片段的排列，但它出现了段错误。

为什么会崩溃？我究竟做错了什么？

我添加了 Rust 标签，因为我可能会以错误的方式获取向量的地址。

附言。如果有人也知道如何将它直接读入一个 numpy 数组，我也会赞成。

背景信息：如何在 pub extern "C" fn 中返回数组？

Answer 1

本cast应该是第一个警告信号。为什么你必须从类型转换为应该是相同的类型？这是因为有简单的错别字：

lib.rle_values.restype = POINTER(c_int32)    
lib.rle_values_size.restype = c_int32

请注意，它应该是restype，而不是restypes。

def __str__(self):
    values_size = lib.rle_values_size(self.obj)
    print(values_size, "values_size")

    values_pointer = lib.rle_values(self.obj)
    print("values_pointer:", values_pointer)

    thing = values_pointer[:values_size]
    return str(thing)

最好使用as_mut_ptr：

#[no_mangle]
pub extern "C" fn rle_values(rle: *mut Rle) -> *mut int32_t {
    let mut rle = unsafe { &mut *rle };
    rle.values.as_mut_ptr()
}

运行该程序似乎有效：

$ LD_LIBRARY_PATH=$PWD/target/debug/ python3 main.py
new
30 values_size
values_pointer: <__main__.LP_c_int object at 0x10f124048>
[1, 1, 2, 1, 1, 2, 1, 1, 2, 1, 1, 2, 1, 1, 2, 1, 1, 2, 1, 1, 2, 1, 1, 2, 1, 1, 2, 1, 1, 2]

我还建议：

• 默认的 ctypes 返回值是 a cint。不指定 for 的返回类型free可能不是一个好主意，因为它应该是void。
• 返回数据长度的无符号数；-53 项是什么意思？
• 将unsafe块的范围缩小到不安全的部分和确保它实际上安全的代码。

• 说到这里，您可以检查NULL每个函数中的指针。

  #[no_mangle]
  pub extern "C" fn rle_values_size(rle: *mut Rle) -> int32_t {
      match unsafe { rle.as_ref() } {
          Some(rle) => rle.values.len() as i32,
          None => 0,
      }
  }
  
  #[no_mangle]
  pub extern "C" fn rle_values(rle: *mut Rle) -> *mut int32_t {
      match unsafe { rle.as_mut() } {
          Some(mut rle) => rle.values.as_mut_ptr(),
          None => ptr::null_mut(),
      }
  }