long double 返回和 ctypes答案

【问题标题】：long double returns and ctypeslong double 返回和 ctypes
【发布时间】：2015-03-12 02:31:49
【问题描述】：

我有一个返回 long double 的 c 函数。我想使用 ctypes 从 python 调用这个函数，它主要工作。设置so.func.restype = c_longdouble 可以解决问题——除了python 的float 类型是c_double，所以如果返回值大于double，但在long double 的范围内，python 仍然将inf 作为返回值。我在 64 位处理器上，sizeof(long double) 是 16。

在不修改 c 代码的情况下解决这个问题（例如使用十进制类或 numpy）有什么想法吗？

【问题讨论】：

我想做类似的事情并发布了一个问题here，现在意识到我遇到了与您基本相同的问题。 @Autoplectic，我可以知道你最终做了什么吗？

标签： python ctypes

【解决方案1】：

我不确定你是否可以在不修改 C 代码的情况下做到这一点。 ctypes 似乎对long doubles 的支持真的很差——你根本不能像数字一样操纵它们，你所能做的就是在原生float Python 类型之间来回转换它们。

由于 ABI，您甚至不能使用字节数组而不是 c_longdouble 作为返回值 - 浮点值不会像正常返回值一样在 %eax 寄存器或堆栈中返回，它们通过特定于硬件的浮点寄存器传递。

【讨论】：

【解决方案2】：

如果您有一个函数返回c_longdouble 的子类，它将返回 ctypes 包装的字段对象，而不是转换为 python float。然后，您可以从中提取字节（例如，使用 memcpy 到 c_char 数组中）或将对象传递给另一个 C 函数以进行进一步处理。 snprintf函数可以将其格式化为字符串，用于打印或转换成高精度python数值类型。

import ctypes
libc = ctypes.cdll['libc.so.6']
libm = ctypes.cdll['libm.so.6']

class my_longdouble(ctypes.c_longdouble):
    def __str__(self):
        size = 100
        buf = (ctypes.c_char * size)()
        libc.snprintf(buf, size, '%.35Le', self)
        return buf[:].rstrip('\0')

powl = libm.powl
powl.restype = my_longdouble
powl.argtypes = [ctypes.c_longdouble, ctypes.c_longdouble]

for i in range(1020,1030):
    res = powl(2,i)
    print '2**'+str(i), '=', str(res)

输出：

2**1020 = 1.12355820928894744233081574424314046e+307
2**1021 = 2.24711641857789488466163148848628092e+307
2**1022 = 4.49423283715578976932326297697256183e+307
2**1023 = 8.98846567431157953864652595394512367e+307
2**1024 = 1.79769313486231590772930519078902473e+308
2**1025 = 3.59538626972463181545861038157804947e+308
2**1026 = 7.19077253944926363091722076315609893e+308
2**1027 = 1.43815450788985272618344415263121979e+309
2**1028 = 2.87630901577970545236688830526243957e+309
2**1029 = 5.75261803155941090473377661052487915e+309

（请注意，我估计的 35 位精度对于 Intel 处理器上的 long double 计算结果过于乐观，它只有 64 位尾数。您应该使用 %a 而不是 %e/@987654330 @/g 如果您打算转换为不基于十进制表示的格式。）

【讨论】：

【解决方案3】：

如果您需要高精度浮点，请查看 GMPY。

GMPY 是一个 C 编码的 Python 扩展模块，它包装了 GMP 库，为 Python 代码提供快速多精度算术（整数、有理数和浮点数）、随机数生成、高级数论函数等。

GMP 包含高级浮点算术函数 (mpf)。如果 C 类型 `double' 没有为应用程序提供足够的精度，这是 GMP 函数类别。此类别中大约有 65 个函数。

【讨论】：