通过 ctypes 从 Python 调用的 C 函数返回不正确的值

Question

我用 C 编写了一个简单的函数，它可以将给定的数字提高到给定的幂。当我在 C 中调用它时，该函数返回正确的值，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 函数的不同配置，其中一些返回预期值，而另一些不返回。例如，当我的函数使用return x*x没有for循环的简单正方形时，它在 Python 中返回了正确的值。

我希望最终能够在 python 中调用一个 C 函数，该函数将返回一个二维 C 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;
}

#include <stdio.h>

float power(float x, int exponent)
{
    float val = x;
    for(int i=1; i<exponent; i++){
        val = val*x;
    }
    return val;
}

我在 C 中调用该函数时获得了 125.0 的预期输出，但是当我在 python 中调用该函数时，它返回值 0.0。

这是我第一次使用 ctypes。我是否犯了一个导致函数计算错误的明显错误？

Answer 1

清单[Python 3.Docs]： ctypes - Python 的外部函数库。

为了在调用函数（驻留在.dll ( .so ) 中）时正确转换所有内容（Python <=> C），需要指定两件事（将x86调用约定（Win）放在一边）：

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）（按照它们在函数头中出现的顺序）
2. restype - 单个CTypes类型

旁注：上述的替代方法是对外部函数进行原型设计（CFUNCTYPE、WINFUNCTYPE、PYFUNCTYPE - 检查函数原型部分（在开头的URL中））。

反正：

• 未能指定
• 拼写错误（与之前的项目符号基本相同）

它们中的任何一个（如果需要⁽¹⁾），将导致应用默认值：所有（C89风格）都被视为int s，（在大多数系统上）是32位长。
这会生成未定义行为 ⁽²⁾（也适用于错误指定它们的情况），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 )导出的具有以下标头的函数func：

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

在Python的等效是：

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（还有许多其他场景）的一些（更具破坏性）结果：

• [SO]：Python ctypes cdll.LoadLibrary，实例化一个对象，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）

脚注

• #1：从技术上讲，有些情况下不需要指定它们。但即便如此，最好还是指定它们以消除任何可能的混淆：

  • 没有参数的函数：

      function_from_dll.argtypes = ()
    

  • 函数返回void：

      function_from_dll.restype = None
    

• #2：未定义行为（ [维基百科]：未定义行为）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”在于有时看起来完全随机，有时在某些特定情况下（不同的机器，不同的操作系统，不同的环境，......）“只再现” 。最重要的是，所有这些纯属巧合！问题在于代码（可以是当前代码（可能性最大）或它使用的其他代码（库、编译器））。