python - 取消引用 c_void_p 的整个数据，而不仅仅是第一个字节

Question

我有一个关于 Python 的 ctypes 和调用 C 函数的问题困扰了我几天。我正在使用 Python 3.5 和 ctypes 来包装 C .dll。

我有一个接受 void ** 作为输出参数的 C 函数。这应该包含一个指向调用后图像的一些 8 位 RGB 数据的指针。

foo(void ** bar) 

我声明我的 Python 参数和函数调用如下:

>>bar = c_void_p()
>>foo(byref(bar))

并尝试接收数据:

>>data = c_byte(bar.value)
>>data.value
20

这实际上是第一个像素“R”字节的合理值但是我没有设法达到除此之外的任何字节。根据我的理解，我现在得到 c_void_p 指向的第一个字节的值(？)

我也试过:

>>data = (c_byte*3)(bar.value)

3 仅用于测试目的(尝试并增加到几千):

>>data
<__main__.c_byte_Array_3 at 0x7faca45de950> #so far so good again?
>>data[0]
20
>>data[1]
0
...
>>data[n]
0

对我来说，我似乎无法再访问更多字节？

当我尝试将 bar 定义为 int 指针(很多人都推荐这样做)时，我得到以下信息:

>>bar = POINTER(c_int)()
>>foo(byref(bar))
>>bar
<__main__.LP_c_int at 0x7fcf71d9d8c8>  #so far so good?
>>bar.contents
Process finished with exit code 139 (interrupted by signal 11: SIGSEGV)

我还处理了我在网上找到的所有内容，包括: this , this ，还有一些我现在找不到。

非常感谢任何帮助!

编辑:python文件的全部代码:

from ctypes import *
from ctypes_wrapper_dijsdk import *
init()
guids = find_cameras()
handle = c_void_p()
open_camera(guids, handle, 0)
start_acquisition(handle, 1)
imageHandle = c_void_p()
VOIDPP = POINTER(c_void_p)
imageData = VOIDPP(c_void_p())
get_image(handle, imageHandle, imageData)
byte_buf = cast(imageData.contents, POINTER(c_ubyte * (1920)))
for x in range(0, (1920)-1 ):
 print("value: {:3d}".format(byte_buf.contents[x]))
dimension = (c_int*2)()
get_int_parameter(imageHandle, 0x20000103, dimension, 2)
value = c_void_p()
get_int_parameter(imageHandle, 0x20000200, value)
#from now on would be able to get the ImageData Size
print("ImageFormat = ", value.value, "see SDK.h")
release_image(imageHandle)
close_camera(handle)
exit()

从 python 调用到 C:

def get_image(handle, imageHandle, imageData, timeout = 0):
 return d.SDK_GetImage(handle, byref(imageHandle), imageData, timeout)

附加信息:

• 代码中其实还有更多的void**输出参数，比如imageHandle。但它们不处理任何数组，而且似乎工作得很好。它们被声明为 c_void_p 并被称为 byref( )。

• RGB 数据存储为每行像素的字节流。所以它的维度[0] x 维度[1] x 位深度长。

• 我无法提供任何 C 代码，因为它是共享库的一部分。

Answer 1

这是一种做事方式。此外，ctypes 的官方文档:[Python 3.5]: ctypes - A foreign function library for Python .

dll.c:

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

#if defined(_WIN32)
#  define DLL_EXPORT __declspec(dllexport)
#else
#  define DLL_EXPORT
#endif

#define C_TAG "From C"
#define PRINT_MSG_0() printf("%s - [%s] (%d) - [%s]\n", C_TAG, __FILE__, __LINE__, __FUNCTION__)
#define PRINT_ERR_1S(ARG0) printf("%s: %s\n", C_TAG, ARG0)


DLL_EXPORT int test(void **pptr, size_t count) {
    PRINT_MSG_0();
    if (!pptr) {
        PRINT_ERR_1S("NULL pointer received");
        return -1;
    }
    if (*pptr) {
        PRINT_ERR_1S("Non NULL inner pointer received");
        return -2;
    }
    unsigned char *buf = (unsigned char*)malloc(count);
    for (size_t i = 0; i < count; i++) {
        buf[i] = (i + 1) % 0x100;
    }
    *pptr = buf;
    return 0;
}


DLL_EXPORT void dealloc(void **pptr) {
    PRINT_MSG_0();
    if ((pptr) && (*pptr)) {
        free(*pptr);
        *pptr = NULL;
    }
}

代码.py:

import sys
import math
from ctypes import c_ubyte, c_int, c_size_t, c_void_p, \
    POINTER, CDLL, \
    cast


VoidPtrPtr = POINTER(c_void_p)

dll_dll = CDLL("./dll.dll")
test_func = dll_dll.test
test_func.argtypes = [VoidPtrPtr, c_size_t]
test_func.restype = c_int

dealloc_func = dll_dll.dealloc
dealloc_func.argtypes = [c_void_p]

DISPLAY_VALUES_COUNT = 5
FORMAT_STRING_PAT = "    idx: {{:{:d}d}} - value: {{:3d}}"


def _get_print_indexes(array_size, values_count):
    if array_size <= 0 or values_count <= 1 or values_count > array_size:
        raise ValueError("Invalid args")
    yield 0
    if array_size > 1:
        if values_count > 2:
            interval_size = array_size / (values_count - 1)
            for idx in range(1, values_count - 1):
                yield int(round(idx * interval_size))
        yield array_size - 1


def _print_array_values(array, array_size, values_count=DISPLAY_VALUES_COUNT):
    index_width = math.ceil(math.log10(array_size))
    format_string = FORMAT_STRING_PAT.format(index_width)
    for idx in _get_print_indexes(array_size, values_count):
        print(format_string.format(idx, array.contents.contents[idx]))


def main():
    sizes = [
        10,
        100,
        500,
        1920 * 1080 * 3,
    ]

    for size in sizes:
        UByteArr = c_ubyte * size
        UByteArrPtr = POINTER(UByteArr)
        UByteArrPtrPtr = POINTER(UByteArrPtr)
        print("\nSize: {:d}".format(size))
        data = UByteArrPtrPtr(UByteArrPtr())
        print("data: {:}, data.contents: {:}".format(data, data.contents))
        #print(addressof(data), addressof(data.contents))
        ptr = cast(data, VoidPtrPtr)
        res = test_func(ptr, size)
        if res < 0:
            print("{:s} returned {:d}. Moving on...\n".format(test_func.__name__, res))
            continue
        print("data: {:}, data.contents: {:}".format(data, data.contents))
        _print_array_values(data, size)
        dealloc_func(data)
        print("data: {:}, data.contents: {:}".format(data, data.contents))


if __name__ == "__main__":
    print("Python {:s} on {:s}\n".format(sys.version, sys.platform))
    main()

注意事项:

• 由于没有提到数组分配位置(C 或 Python)，我选择了前一个选项(否则，双指针 (void **) 没有多大意义)。这给代码增加了一些复杂性(除其他事项外:dealloc - 以避免内存泄漏)。使用后一个选项会“生成”更少的代码，并且不需要 void** (我仍然想知道为什么仍然需要它)
• void* 是一个通用类型，信息不多。这就是为什么在 C 中，为了填充各个字节，我必须将其转换 为 unsigned char *。同样的事情也适用于 Python。我在 Python 中表达 void ** 的方式是通过 POINTER(c_void_p)
• 很多代码用于打印目的。包括了:
  • _get_print_indexes，仅用于选择 5(DISPLAY_VALUES_COUNT)等距 (从索引的角度)数组中的元素
  • _print_array_values - 打印值

输出:

(py35x64_test) e:\Work\Dev\StackOverflow\q051981858>"c:\Install\x86\Microsoft\Visual Studio Community\2015\vc\vcvarsall.bat" x64

(py35x64_test) e:\Work\Dev\StackOverflow\q051981858>dir /b
code.py
dll.c

(py35x64_test) e:\Work\Dev\StackOverflow\q051981858>cl /nologo dll.c /DDLL  /link /DLL /OUT:dll.dll
dll.c
   Creating library dll.lib and object dll.exp

(py35x64_test) e:\Work\Dev\StackOverflow\q051981858>dir /b
code.py
dll.c
dll.dll
dll.exp
dll.lib
dll.obj

(py35x64_test) e:\Work\Dev\StackOverflow\q051981858>"e:\Work\Dev\VEnvs\py35x64_test\Scripts\python.exe" code.py
Python 3.5.4 (v3.5.4:3f56838, Aug  8 2017, 02:17:05) [MSC v.1900 64 bit (AMD64)] on win32


Size: 10
data: <__main__.LP_LP_c_ubyte_Array_10 object at 0x000001F8189FBBC8>, data.contents: <__main__.LP_c_ubyte_Array_10 object at 0x000001F8189FBC48>
From C - [dll.c] (16) - [test]
data: <__main__.LP_LP_c_ubyte_Array_10 object at 0x000001F8189FBBC8>, data.contents: <__main__.LP_c_ubyte_Array_10 object at 0x000001F8189FBCC8>
    idx: 0 - value:   1
    idx: 2 - value:   3
    idx: 5 - value:   6
    idx: 8 - value:   9
    idx: 9 - value:  10
From C - [dll.c] (35) - [dealloc]
data: <__main__.LP_LP_c_ubyte_Array_10 object at 0x000001F8189FBBC8>, data.contents: <__main__.LP_c_ubyte_Array_10 object at 0x000001F8189FBD48>

Size: 100
data: <__main__.LP_LP_c_ubyte_Array_100 object at 0x000001F8189FBCC8>, data.contents: <__main__.LP_c_ubyte_Array_100 object at 0x000001F8189FBDC8>
From C - [dll.c] (16) - [test]
data: <__main__.LP_LP_c_ubyte_Array_100 object at 0x000001F8189FBCC8>, data.contents: <__main__.LP_c_ubyte_Array_100 object at 0x000001F8189FBC48>
    idx:  0 - value:   1
    idx: 25 - value:  26
    idx: 50 - value:  51
    idx: 75 - value:  76
    idx: 99 - value: 100
From C - [dll.c] (35) - [dealloc]
data: <__main__.LP_LP_c_ubyte_Array_100 object at 0x000001F8189FBCC8>, data.contents: <__main__.LP_c_ubyte_Array_100 object at 0x000001F8189FBE48>

Size: 500
data: <__main__.LP_LP_c_ubyte_Array_500 object at 0x000001F8189FBC48>, data.contents: <__main__.LP_c_ubyte_Array_500 object at 0x000001F8189FBEC8>
From C - [dll.c] (16) - [test]
data: <__main__.LP_LP_c_ubyte_Array_500 object at 0x000001F8189FBC48>, data.contents: <__main__.LP_c_ubyte_Array_500 object at 0x000001F8189FBDC8>
    idx:   0 - value:   1
    idx: 125 - value: 126
    idx: 250 - value: 251
    idx: 375 - value: 120
    idx: 499 - value: 244
From C - [dll.c] (35) - [dealloc]
data: <__main__.LP_LP_c_ubyte_Array_500 object at 0x000001F8189FBC48>, data.contents: <__main__.LP_c_ubyte_Array_500 object at 0x000001F8189FBF48>

Size: 6220800
data: <__main__.LP_LP_c_ubyte_Array_6220800 object at 0x000001F8189FBDC8>, data.contents: <__main__.LP_c_ubyte_Array_6220800 object at 0x000001F818A62048>
From C - [dll.c] (16) - [test]
data: <__main__.LP_LP_c_ubyte_Array_6220800 object at 0x000001F8189FBDC8>, data.contents: <__main__.LP_c_ubyte_Array_6220800 object at 0x000001F8189FBEC8>
    idx:       0 - value:   1
    idx: 1555200 - value:   1
    idx: 3110400 - value:   1
    idx: 4665600 - value:   1
    idx: 6220799 - value:   0
From C - [dll.c] (35) - [dealloc]
data: <__main__.LP_LP_c_ubyte_Array_6220800 object at 0x000001F8189FBDC8>, data.contents: <__main__.LP_c_ubyte_Array_6220800 object at 0x000001F8189FBEC8>

@EDIT0:

• 稍微清理了代码(一些重命名，...)
• 分开打印(添加_print_array_values)
• 修改了 ctypes 指针使其更有意义。突出但可能令人困惑的是指针和数组之间的关系(被另一个(外部)指针包裹时):
  • 在 C 中，它们有些等同:都引用第 1^st(数组)元素的地址。轻松投一个到另一个
  • 在 Python 中，数组必须由 POINTER 包装(类似于按值传递 类型)以便等价 到指针(并从/转换到它)
• 在 Lnx 上成功运行了相同的代码