通过 ctypes 从 Python 调用的 C 函数返回不正确的值

问题描述：

我用 C 语言编写了一个简单的函数，用于计算给定数字的给定幂。当我在 C 语言中调用该函数时，它会返回正确的值，但当我在 Python 中调用该函数时，它会返回不同的错误值。

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，而另一些则不返回。例如，当我的函数使用一个简单的平方时return x*x，没有for循环，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;
}

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))

当我在 C 中调用该函数时，我获得了预期输出 125.0，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。我是否犯了一个明显的错误，导致函数计算错误？

解决方案 1：

列表[Python.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 2 件事（将x86（pc032）调用约定（Win）放在一边）：

1. 参数类型

2. 返回类型

在CTypes中，这是通过指定以下内容实现的：

1. argtypes - 一个序列（元组，列表），包含每个函数的参数（ CTypes）类型，按照它们在函数声明中出现的顺序排列（如果函数只有一个参数，则应该有一个元素序列）

2. restype - 单个CTypes类型（函数的返回类型）

附注：上述方法的替代方法是原型化外部函数（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（与上一条内容基本相同）

其中任何一个（需要时（1））都将导致应用默认值：所有都被视为（C89样式）int，它们（在大多数系统上）**长度为 32 位。

这会产生未定义的行为 （2）（在错误地指定它们时也适用），尤其是在064 位 CPU / OS（和Python进程）上，其中较大类型（例如指针）的值可能会被截断*（检查[SO]：来自 Python 的 C 类型整数的最大值和最小值（@CristiFati 的答案）了解有关C*整数类型的详细信息（限制 -> 大小）。

显示的错误可能很多，有时还会产生误导。

您拼错了argtype（末尾缺少一个s ）。

改正这一点，你就没问题了

例子：

对于libdll.dll ( libdll.so )导出的函数func，具有以下标头：

double func(uint32_t ui32,
            float f,
            long long vll[8],
            void *pv,
            char *pc,
            uint8_t *pui8);

Python 中的对应代码为：

import ctypes as cts

func = libdll.func
func.argtypes = (cts.c_uint32,
                 cts.c_float,
                 cts.c_longlong * 8,
                 cts.c_void_p,
                 cts.c_char_p,
                 cts.POINTER(cts.c_ubyte))
'''
Last 2 argument types are almost the same (1st is signed while 2nd is unsigned).
  - 1st is used for NUL terminated strings (that work with strcpy, strlen, ...).
    Python automatically converts them to bytes

  - 2nd is used for buffers in general (which may contain NUL (0x00) characters)
'''

func.restype = cts.c_double

相同（或非常相似）情景的一些（更具破坏性的）结果（还有许多其他结果）：

• [SO]：Python ctypes cdll.LoadLibrary，实例化一个对象，执行其方法，私有变量地址被截断（@CristiFati 的答案）

• [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 = ()

+ 返回*void 的*函数：

function_from_dll.restype = None

• #2：未定义行为（[维基百科]：未定义行为）顾名思义，是指一段代码的结果无法“预测”（或无法由C（ C++ ）标准保证）的情况。主要情况如下：

+ 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“美妙之处”在于，有时它看起来完全是随机的，有时它“只在某些特定情况下重现”（不同的机器、不同的操作系统、不同的环境……）。归根结底，所有这些都纯属巧合！问题在于代码（可能是当前代码（可能性最高）或它使用的其他代码（库、编译器））。