Python 由 class 键入的字典有 KeyErrors

Question

我正在编写一个程序来使用 ctypes 处理串行流量。同时，我正在连接一个数据库库，它使用不同但相似的 classes 将字段应用于数据缓冲区。

我想编写一个函数，它可以采用任意 ctypes 结构，遍历其字段，并调用数据库库。为此，我制作了一张 {ctypes class : database class} 的地图，并且出现了奇怪的 KeyErrors。然而，事实证明数据库库与它无关，你可以看到与 {ctypes class : string} 的字典相同的行为，如下面的最小示例：

from ctypes import *

db_map = {
    c_char : "DByte",
    c_byte : "DByte",
    c_ubyte : "DByte",
    c_ushort : "DUShort",
    c_uint16 : "DUShort",
}

class command_buff(BigEndianStructure):
    _pack_   = 1
    _fields_ = [("frame_header",    c_char   ),
                ("command_id",      c_uint8  ), 
                ("param_value",     c_uint8  ),
                ("crc16",           c_uint16 ),
                ("frame_footer",    c_char   )]

def display(buff, database_name):
    """Applies my structure to the Dbuffer named database_name."""
    global db_map
    for key in db_map:
        print(f"{key} {id(key)}")
    print()
    for field_name, c_typ, *rest in buff._fields_:
        stol_typ = db_map.get(c_typ, None)
        if stol_typ is None:
            print(f"  ERROR Can't find type {c_typ} for name {field_name}")
            print(f"  ERROR ({field_name}, {id(c_typ)}, {rest})")
        else:
            print(f"{database_name}.{field_name}")

cb = command_buff
display(cb, "Foo")

Try it online!

产生：

<class 'ctypes.c_char'> 2337600989576
<class 'ctypes.c_byte'> 2337600987688
<class 'ctypes.c_ubyte'> 2337600959368
<class 'ctypes.c_ushort'> 2337600969752

Foo.frame_header
Foo.command_id
Foo.param_value
  ERROR Can't find type <class 'ctypes.c_ushort'> for name crc16
  ERROR (crc16, 2337600963144, [])
Foo.frame_footer

如您所见，字典中的 class 'ctypes.c_ushort' 与 _fields_ 成员中的 class 'ctypes.c_ushort' 具有不同的 ID，这大概就是它认为自己不在的原因字典。但我不明白怎么会这样，考虑到它们都来自完全相同的导入语句。

我看过诸如 this one 之类的问题，但大多数问题似乎都涉及具有不同 ID 的 class 的多个实例。在这里，似乎 class 本身 有多个 ID，即使在这么短的程序上也是如此。

为什么会发生这种情况的幕后解释是什么？

通过 class 键入字典的正确方法是什么，或者（如果这样做很愚蠢）实现映射 class -> class 的目标的正确方法是什么？

Answer 1

这是 ctypes 的 BigEndianStructure 工作原理的内部怪癖。

深入研究 ctypes/_endian.py，我发现 ctypes 类型具有自身显式字节序版本的内部类型（__ctype_be__ 和 __ctype_le__）。

用于字节序结构类型的 metaclass 在其他字节序机器上交换 _fields_ 中类型的字节序。

如果您有 BigEndianStructure，您的映射也需要使用那些 BigEndian (_be) 类型：

db_map = {
    c_char.__ctype_be__: "DByte",
    c_byte.__ctype_be__: "DByte",
    c_ubyte.__ctype_be__: "DByte",
    c_ushort.__ctype_be__: "DUShort",
    c_uint16.__ctype_be__: "DUShort",
}

下划线较少的另一种选择可能是仅使用类型的 __name__ 并使用字符串类型的字典：

db_map = {
    "c_char": "DByte",
    "c_byte": "DByte",
    "c_ubyte": "DByte",
    "c_ushort_be": "DUShort",
    "c_ushort_le": "DUShort",
    "c_uint16": "DUShort",
}

# ...

db_map.get(c_typ.__name__)

Python 由 class 键入的字典有 KeyErrors

Python dict keyed by class has KeyErrors

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ctypes