当 C 函数返回动态数组时，Python ctypes 行为异常答案

【问题标题】：Python ctypes misbehaves when a C function returns a dynamic array当 C 函数返回动态数组时，Python ctypes 行为异常
【发布时间】：2019-09-19 20:28:52
【问题描述】：

我正在为 Matlab 的动态库开发 Python 包装类，以便在 Python 中读取 Matlab MAT 文件，我遇到了一个我无法从 ctypes 接口解释的奇怪行为。

C 函数签名如下所示：

    const mwSize *mxGetDimensions(const mxArray *);

这里，mwSize 是重命名的size_t，mxArray* 是一个不透明的指针。该函数返回 Matlab 数组的“形状”。返回的指针指向 size_t 数组，该数组内部存储在 mxArray 对象中，并且不以 null 结尾（其大小通过另一个函数获得）。

为了从 Python 调用这个函数，我将库设置如下：

    libmx = ctypes.cdll.LoadLibrary('libmx.dll')
    libmx.mxGetDimensions.restype = ctypes.POINTER(ctypes.c_size_t)
    libmx.mxGetDimensions.argtypes = [ctypes.c_void_p]

在VAR中获得mxArray*后，我调用了：

    dims = libmx.mxGetDimensions(VAR)
    print(dims[0],dims[1])

VAR 已知是二维的，形状为 (1, 13)（使用 C 程序验证），但我的 Python 代码在 c_ulonglong 中返回 (55834574849 0)... 结果在所有存储的变量中始终是垃圾在测试 MAT 文件中。

我做错了什么？其他使用 VAR 的库调用似乎工作正常，因此 VAR 指向有效对象。如上所述，在 C 程序中调用的 mxGetDimensions() 按预期工作。

任何意见将不胜感激！谢谢

【问题讨论】：

嗯，实际上将55834574849 转换为十六进制给出了答案:) 55834574849 -> 0xD 0000 0001 所以看起来它是uint32_t 的数组。尝试将 restype 设置为 ctypes.POINTER(ctypes.c_uint32) 并告诉我们它是否有效。
@Neitsa - 美丽。就是这样。不过，很好奇 Python 和 C 调用中的差异是如何产生的。在我的 C 测试代码中，我验证了 size_t 确实是 uint64_t... 无论如何，谢谢！（如果您可以将其重新发布为答案，我会接受您的信用）

标签： python ctypes

【解决方案1】：

@Neitsa 在 OP 下的评论中解决了我的直接问题，对 libmx.dll 的进一步调查解决了 Python 和 C 版本之间的剩余差异。

因为 Matlab 的 libmx.dll 可以追溯到很长时间，因为它最初是在 32 位时代编写的，所以 DLL 包含多个版本的函数以实现向后兼容性。事实证明，const mwSize *mxGetDimensions(const mxArray *); 是该函数的最旧版本，并且相关的 C 头文件 (matrix.h) 具有行 #define mxGetDimensions mxGetDimensions_800 以使用其最新版本覆盖该函数。显然，Python 的 ctypes 不检查 C 头文件；所以，留给我筛选头文件以确定要使用哪个版本的函数。

最后，当我将代码更改为：

    libmx = ctypes.cdll.LoadLibrary('libmx.dll')
    libmx.mxGetDimensions_800.restype = ctypes.POINTER(ctypes.c_size_t)
    libmx.mxGetDimensions_800.argtypes = [ctypes.c_void_p]

    dims = libmx.mxGetDimensions_800(VAR)

所以，你有它：如果你要包装一个 3rd-party 动态/共享库，请彻底研究相关的头文件。

【讨论】：