python 将指向另一个结构的指针作为元素传递给 C-API 结构

Question

从 python 3.6.9 传递到 C-API 结构的最佳方法是什么
我有一个 C 库，我正在尝试为其创建一个 Python 接口(interface)，
但库希望事先初始化一个结构体，主要问题是结构体的一个元素是指向另一个结构体的指针。

C header 的结构部分:

enum filter_type {
    BLACK,      /* Black list */
    WHITE       /* White list */
};

struct message {
        uint32_t    mid;       /* the message id */
        uint8_t     interface; /* the interface */
} __attribute__ ((__packed__));

struct filtering {
    struct message      *filter;
    uint32_t            arr_len;    /* length of the array
    enum filter_type    mf_type;    /* filter type - black or white list */
} __attribute__ ((__packed__));

Python 代码:

from ctypes import Structure, c_uint32, c_uint8, c_bool
from myC_Module import test_struct


class Message(Structure):
      _fields_ = [('mid', c_uint32),
                  ('interface', c_uint8)]


def gen_filter(mids, mf_type):
      class Filtering(Structure):
            _fields_ = [('filter', Message*len(mids)),
                        ('arr_len', c_uint32),
                        ('mf_type', c_bool)]

      c_array = Message * len(mids)
      return Filtering(c_array(*mids), len(mids), mf_type)


messages = [  # for testing
      Message(int("1af", 16), 3),
      Message(int("aaaaaaaa", 16), 100),
      Message(int("bbbbbbbb", 16), 200),
]

print(test_struct(gen_filter(messages, True)))

C-API test_struct函数代码:

static PyObject *test_struct(PyObject *self, PyObject *args) {
    struct filtering *filtering = NULL;
    Py_buffer buffer;
    PyObject *result;

    if (!PyArg_ParseTuple(args, "w*:getargs_w_star", &buffer))
        return NULL;

    printf("buffer.len: %ld\n", buffer.len);
    filtering = buffer.buf;

    printf("recived results: arr_len[%d]  mf_type[%d]\n", filtering->arr_len, filtering->mf_type);
    printf("filter: %d\n", filtering->filter);

    result = PyBytes_FromStringAndSize(buffer.buf, buffer.len);
    PyBuffer_Release(&buffer);
    return result;
}

结果:

buffer.len: 32
recived results: arr_len[431]  mf_type[3]
filter: -1442840576
b'\xaf\x01\x00\x00\x03\x00\x00\x00\xaa\xaa\xaa\xaad\x00\x00\x00\xbb\xbb\xbb\xbb\xc8\x00\x00\x00\x03\x00\x00\x00\x01\x00\x00\x00'

使用以下方法，在消息的单个值(不是数组并相应地更改过滤结构)的情况下，它可以工作。
知道我做错了什么，或者正确的方法是什么？
谢谢。

编辑——额外的想法
我想现在我明白为什么会发生这种情况，但我还不知道如何解决它。
我为 buffer.buf 添加了额外的打印内容，以查看其中实际包含的内容:

    filtering = buffer.buf;
    char * buf = (char*)buffer.buf;
    for(int i=0; i<buffer.len; i++){
        if(i==0)
            printf("[%d, ", (uint8_t)buf[i]);
        if(i<buffer.len-1)
            printf("%d, ", (uint8_t)buf[i]);
        else
            printf("%d]\n", (uint8_t)buf[i]);
    }

我得到了以下信息:

[175, 1, 0, 0, 3, 0, 0, 0, 170, 170, 170, 170, 100, 0, 0, 0, 187, 187, 187, 187, 200, 0, 0, 0, 3, 0, 0, 0, 1, 0, 0, 0]

Python 中的结果相同 print("[{}]".format(', '.join(map(str, returned))))
为此，由于分配的类型(c_uint32，c_uint8)，我希望缓冲区更短
因为我有一个 gen_filter，它有 3 条消息，每条消息的大小应为 5，并且 gen_filter 中的额外数据也应为 5，我预计总大小为 20，但正如我们所见，它的大小要大得多。
我注意到 c_uint8 类型实际上是大小 4，而不是 1。
为此，我期望得到以下结果:

[175, 1, 0, 0, 3, 170, 170, 170, 170, 100, 187, 187, 187, 187, 200, 3, 0, 0, 0, 1]

由于:

{[<c_uint32,c_uint8>,<c_uint32,c_uint8>,<c_uint32,c_uint8>],<c_uint32,c_uint8>}

缓冲区有一个名为 format 的元素，其中包含以下内容:
format T{(3)T{<I:mid:<B:interface:}:filter:<I:arr_len:<?:mf_type:}

Answer 1

您的问题是(可能是？)gen_filter 返回的结构与您在 C 中定义的结构不同。您在 gen_filter< 中定义的 C 等效项是:

struct filtering {
    struct message      filter[arr_len]; /* NOT ACTUALLY VALID C SINCE arr_len 
                                            ISN'T A CONSTANT */
    uint32_t            arr_len;    /* length of the array
    enum filter_type    mf_type;    /* filter type - black or white list */
} __attribute__ ((__packed__));

这是一个单独的内存块，包含结构内消息的空间。然而，在 C 中，消息列表是单独分配给结构的，filter 仅指向它。

你的Python代码可能应该是这样的:

class Message(Structure):
      _fields_ = [('mid', c_uint32),
                  ('interface', c_uint8)]
      _pack_ = 1 # matches "packed" - an important addition!

class Filtering(Structure):
    _fields_ = [('filter', POINTER(Message)),
                ('arr_len', c_uint32),
                ('mf_type', c_bool)]
    _pack_ = 1 # matches "packed" - an important addition!
    def __init__(self, messages, mf_type):
        self.filter = (Message*len(messages))(*messages)
        self.arr_len = len(messages)
        self.mf_type = mf_type

请注意，单独分配的消息数组的生命周期与 Python Filtering 实例的生命周期相关。

<小时/>

由于您使用了神秘且未指定的属性filtering->int_list，因此遵循 C 代码有点困难。假设 int_list 实际上是 filter，您只是打印指针(解释为有符号 int)，而不是它指向的内容。