python - ctypes:结构体，size_t 字段

Question

我正在尝试通过 ctypes 为 libnfc 实现 python-to-c 绑定(bind)。我有一个结构，这是一个错误的变体:

class nfc_iso14443a_info(Structure):
    _fields_ = [
        ('abtAtqa',  c_uint8 * 2),
        ('btSak',    c_uint8),
        ('szUidLen', c_uint8 * 8),
        ('abtUid',   c_uint8 * 10),
        ...

在调试 session 期间的某个时刻，它看起来像这样:

这里的问题是我希望 szUidLen 是等于 7 的 64 位无符号整数。更准确地说，它必须与 nfc 中的 size_t szUidLen; 匹配-types.h。所以我尝试了一个明显的变体并将 c_uint8 * 8 更改为 c_size_t 但它不起作用:

class nfc_iso14443a_info(Structure):
    _fields_ = [
        ('abtAtqa',  c_uint8 * 2),
        ('btSak',    c_uint8),
        ('szUidLen', c_size_t),
        ('abtUid',   c_uint8 * 10),
        ...

我在这里缺少什么？

Answer 1

这里的问题是您尝试映射的 C 结构体已打包，如 Structure/union alignment and byte order 中(简洁地)解释的那样。文档部分:

By default, Structure and Union fields are aligned in the same way the C compiler does it. It is possible to override this behavior be specifying a _pack_ class attribute in the subclass definition. This must be set to a positive integer and specifies the maximum alignment for the fields. This is what #pragma pack(n) also does in MSVC.

只有当您已经了解 C 语言中的打包和对齐时，这才有意义，但其实并没有那么复杂。

默认情况下，C 结构元素会对齐以从良好的边界开始。例如，8 位 int 后面的 32 位 int 不是从字节 1-4 运行，而是从字节 4-7 运行(字节 1-3 是未使用的填充)。因此，ctypes 遵循相同的规则。

这意味着，虽然 szUidLen 在定义为 8 位整数数组时从字节 3-10 运行，但它会与字节 8-15(或 4-11，具体取决于字节)对齐。当它被定义为 64 位 int 时。您可以通过打印 nfc_iso14443a_info.szUidLen.offset 来查看这一点。

因此，第一个获取字节 7, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0，这是 7 的小端 int64，而第二个获取字节 0, 0, 0, a, b, c, d, e，其中 abcde 是下一个字段的前 5 个字节，对于某些巨大的数字来说是小端 int64(除非下一个字段恰好是 0)。

当然，您不想只是猜测这就是问题所在。如果您的 Structure 基于 C header 中的 struct，则仅当 header 或编译标志指定一些非默认打包(例如 >#pragma pack(1) 由 MSVC 使用。如果您的 Structure 基于 RFC 数据包描述之类的内容，则对齐甚至不根据 C 规则，而是在您正在阅读的文档中的某处定义(尽管协议(protocol) RFC 几乎总是使用 1-字节对齐)。

无论如何，文档并没有很好地解释问题，但他们解释了解决方案:

class nfc_iso14443a_info(Structure):
    _pack_ = 1
    _fields_ = [
        ('abtAtqa',  c_uint8 * 2),
        ('btSak',    c_uint8),
        ('szUidLen', c_size_t),
        ('abtUid',   c_uint8 * 10),
        ...

现在 szUidLen 从字节 3-10 运行，但它被解释为 64 位 int，而不是 8 位 int 数组。