可以结合 swig 生成的数据类型和 ctypes 函数
Is possible to combine swig generated datatypes and ctypes function
我正在为带有 ctypes 的 C 库编写 python 包装程序，并且我有一个 return 结构的 C 函数。但是该结构是在另一个 C 文件中定义的，并且该文件由 swig 包装。
我简化了结构和代码。
这个结构被 swig 包裹了。
struct point {
int x;
int y;
};
此函数用 ctypes 包装。
struct point add_points(struct point a, struct point b) {
struct point c;
c.x = a.x + b.x;
c.y = a.y + b.y;
return c;
}
Python 包装。
import swigModule # contains class point generated from c structure point
import ctypes
_libc = ctypes.CDLL('./c_file.so')
def add_points(a, b):
add_points = _libc.add_points
add_points.argtypes = [swigModule.point, swigModule.point,]
add_points.restype = swigModule.point,
result = add_points(a, b)
return result
问题是，我无法使用 swig 生成的 class point 作为 ctypes 中的 restype 和 argtype。但是我不能像这样编写自己的结构包装器。
class Point(ctypes.Structure):
_fields_ = [("x", ctypes.c_int),
("y", ctypes.c_int)]
因为C结构的字段是隐藏的，所以我无法访问源代码。我只知道 swig wrapper 的结构名称。
我有两个 C 文件，一个是用 swig 生成的，具有结构数据类型。另一个具有功能并用 ctypes 包装。我想在我的 ctypes 函数中使用来自 swig 的数据 class。
如何将从 c 结构生成的 swig class 映射到 ctypes class 以便我可以将其用作 return 类型？
这当然是个有趣的问题！之前有人问过，见question 7886790。
不过，这个问题没有公认的答案。在 Internet 上进行研究几乎找不到有用的信息。
普遍的共识似乎是“使用 ctypes 或 SWIG”。
所以恐怕你的问题的答案是否。 :-(
我从研究这个问题中收集到的信息：
- 当您必须与多种语言交互时，SWIG 更好。
当你不想编译东西时，ctypes 更好。ctypes 适用于 C 代码，但仅适用于具有 extern C 接口的 C++ 代码。boost.Python 在将 C++ 连接到 Python.
您可能会发现 question 135834 的答案很有帮助。
让 SWIG 和 ctypes 以各种不同的方式协同工作是完全可能的，正如我将在下面的几个示例中展示的那样。然而，话虽如此，但有一个很大的警告：根据我的经验，它几乎永远不会给你带来可维护、可移植、可扩展等的东西，所以我倾向于尽可能选择替代方案。 （这些可能包括使用任何合适的说服方式向原作者询问来源，从头开始重写整个内容，或者只是使用替代库）。
无论如何，我们假设您有一个为给定 Python 版本构建的 SWIG 包装库。而且无论出于何种原因，他们都没有包装您最喜欢的功能。因此，您只想使用 ctypes 将某些内容猴子修补到 SWIG 生成的代码中。这实际上很容易，前提是：
- 您要调用的函数只能通过指针获取和 return 对象，而不是通过值。
- 您只想调用的函数 return 您的类型的现有实例，不要 malloc 新实例。 （有一个
，但它又开始使事情变得困难，非常快）。
- 您关心的结构实际上包装了您关心的所有成员，并且（如果是 C++ 代码）它们是 POD 类型。
您的案例并不真正符合这些限制条件，但作为热身练习，让我们看一下使用以下 "easy_mode" 函数执行此操作，因为它确实让我们介绍了一个关键点：
struct point *easy_mode(struct point *a, struct point *b) {
a->x += b->x;
a->y += b->y;
return a;
}
鉴于现有的 SWIG 包装器尚未包装它，但确实包装了结构，因此该函数非常容易使用。我们可以简单地使用 SWIG 代码创建结构的实例，并从中提取一个指针以（通过 ctypes）提供给导出但未包装的函数，例如：
from ctypes import *
from test import point
p1 = point()
p2 = point()
p1.x = 123
p1.y = 156
p2.x = 123
p2.y = 156
so = CDLL('./_test.so')
so.easy_mode(int(p1.this), int(p2.this))
print(p1.x)
print(p1.y)
足以调用此函数，并且我们知道 return 类型实际上只是在修改 p1 我们可以使用该知识并继续使用它。不过，要摆脱这一点的关键是调用 int(p1.this) 可以获得 SWIG 对象代理的指针的整数表示。这就是 ctypes 对指针的全部需求。
不过，让我们将其向前推进到我们按值传递和 return 结构的情况。这要困难得多，因为调用函数的方式取决于结构的大小和成员。它们的类型和顺序很重要。它因架构而异。它甚至可以根据各种事物在给定的体系结构中发生变化。幸运的是 ctypes（通过 libffi，如果您以前从未见过它，它本身就是一件有趣的事情）对我们隐藏了所有这些。
所以现在我们的目标缺失函数可以是这样的：
struct point add_them(struct point a, struct point b) {
struct point ret = { a.x + b.x, a.y + b.y };
return ret;
}
问题在于，在只有一个不调用它的现有 SWIG 模块的情况下，我们对 struct point 的成员一无所知。这对于能够按价值调用至关重要。当然，我们可以做出一些猜测，如果它足够简单，只需猜测，那么您也可以这样做，并为 ctypes 完成它。
幸运的是，结构的可用 SWIG 包装的存在使我们（如果一些假设成立）足以对结构的 types/layout 做出至少足够好的猜测。此外，由于我们知道如何获取指向底层内存的指针，一个结构实例使用我们可以构建测试，向我们展示有关布局的事情。如果一切顺利，我们可以使用它来构建一个兼容字段的 ctypes Structure 定义。
关键是我们要 memset 一个实例为 0，然后尝试使用生成的 SWIG setter 将每个字节设置为一个类型的标记值每个成员的代码。当我们检查时，我们可以做出我们需要的扣除。
在我们这样做之前，对结构的大小设置一个上限是有帮助的。我们可以通过调用 malloc_useable_size() 来获得它，它告诉我们堆分配被四舍五入到什么程度。所以我们可以这样做：
useable_size = CDLL(None).malloc_usable_size
upper_size_bound = useable_size(int(p1.this))
buffer_type = POINTER(c_char * upper_size_bound)
print('Upper size bound is %d' % upper_size_bound)
choose_type = dict([(1, c_uint8), (2, c_uint16), (4, c_uint32)]).get
def generate_members(obj):
for member_name in (x for x in dir(obj) if not x[0] == '_' and x != 'this'):
print('Looking at member: %s' % member_name)
def pos(shift):
test = point()
memset(int(test.this), 0, upper_size_bound)
pattern = 0xff << (8 * shift)
try:
setattr(test, member_name, pattern)
except:
return -1
return bytes(cast(int(test.this), buffer_type).contents).find(b'\xff')
a=[pos(x) for x in range(upper_size_bound)]
offset = min((x for x in a if x >= 0))
size = 1 + max(a) - offset
print('%s is a %d byte type at offset %d' % (member_name, size, offset))
pad = [('pad', c_ubyte * offset)] if (offset > 0) else []
class Member(Structure):
_pack_ = 1
_fields_ = pad + [(member_name, choose_type(size))]
yield Member
这需要 SWIG 知道的给定结构的每个成员，并计算出一个数组，计算出给定字段的每个字节的偏移量，然后计算该成员的偏移量和大小。 （使用 min/max 意味着它应该适用于 BE 和 LE 硬件）。我们可以获取大小并将其映射到类型上。鉴于我们现在拥有的知识，我们可以计算出最符合我们所学知识的布局。虽然我作弊了，但我为每个成员生成了一个结构，该结构在开头添加了填充，以将成员精确定位在我们计算的偏移量处。上面的 python 代码是生成一个 ctypes Structure 的生成器，它在正确的偏移量处有一个 size/type 的成员。
实际上，您需要推断更多。浮点数可能最好与已知的可精确表示的值一起使用。我们需要同时考虑有符号和无符号类型。数组、字符串甚至嵌套类型都可以完成。在反复试验的基础上，这一切都是可能的，但这留作 reader.
的练习
最后我们需要把它拉到一起。因为我欺骗了每个成员一个结构，所以我们首先需要做的就是将它们合并成一个联合：
class YourType(Union):
_pack_ = 1
_fields_ = list(zip(string.ascii_lowercase, generate_members()))
_anonymous_ = string.ascii_lowercase[:len(_fields_)]
现在我们已经有足够的工作来调用我们的 add_them 函数：
MyType=YourType
y=MyType()
y.x = 1
y.y = 2
add_them = so.add_them
add_them.argtypes = [MyType, MyType]
add_them.restype = MyType
v=add_them(y,y)
print(v)
print('V: %d,%d' % (v.x, v.y))
仅使用从预先存在的 SWIG 模块派生的信息调用 ctypes 函数确实有效。
虽然我仍然建议不要在任何实际代码中这样做！
我正在为带有 ctypes 的 C 库编写 python 包装程序，并且我有一个 return 结构的 C 函数。但是该结构是在另一个 C 文件中定义的，并且该文件由 swig 包装。
我简化了结构和代码。
这个结构被 swig 包裹了。
struct point {
int x;
int y;
};
此函数用 ctypes 包装。
struct point add_points(struct point a, struct point b) {
struct point c;
c.x = a.x + b.x;
c.y = a.y + b.y;
return c;
}
Python 包装。
import swigModule # contains class point generated from c structure point
import ctypes
_libc = ctypes.CDLL('./c_file.so')
def add_points(a, b):
add_points = _libc.add_points
add_points.argtypes = [swigModule.point, swigModule.point,]
add_points.restype = swigModule.point,
result = add_points(a, b)
return result
问题是，我无法使用 swig 生成的 class point 作为 ctypes 中的 restype 和 argtype。但是我不能像这样编写自己的结构包装器。
class Point(ctypes.Structure):
_fields_ = [("x", ctypes.c_int),
("y", ctypes.c_int)]
因为C结构的字段是隐藏的，所以我无法访问源代码。我只知道 swig wrapper 的结构名称。
我有两个 C 文件，一个是用 swig 生成的，具有结构数据类型。另一个具有功能并用 ctypes 包装。我想在我的 ctypes 函数中使用来自 swig 的数据 class。
如何将从 c 结构生成的 swig class 映射到 ctypes class 以便我可以将其用作 return 类型？
这当然是个有趣的问题！之前有人问过，见question 7886790。 不过，这个问题没有公认的答案。在 Internet 上进行研究几乎找不到有用的信息。
普遍的共识似乎是“使用 ctypes 或 SWIG”。
所以恐怕你的问题的答案是否。 :-(
我从研究这个问题中收集到的信息：
- 当您必须与多种语言交互时，SWIG 更好。 当你不想编译东西时，
ctypes更好。ctypes适用于 C 代码，但仅适用于具有extern C接口的 C++ 代码。boost.Python在将 C++ 连接到 Python. 时经常出现
您可能会发现 question 135834 的答案很有帮助。
让 SWIG 和 ctypes 以各种不同的方式协同工作是完全可能的，正如我将在下面的几个示例中展示的那样。然而，话虽如此，但有一个很大的警告：根据我的经验，它几乎永远不会给你带来可维护、可移植、可扩展等的东西，所以我倾向于尽可能选择替代方案。 （这些可能包括使用任何合适的说服方式向原作者询问来源，从头开始重写整个内容，或者只是使用替代库）。
无论如何，我们假设您有一个为给定 Python 版本构建的 SWIG 包装库。而且无论出于何种原因，他们都没有包装您最喜欢的功能。因此，您只想使用 ctypes 将某些内容猴子修补到 SWIG 生成的代码中。这实际上很容易，前提是：
- 您要调用的函数只能通过指针获取和 return 对象，而不是通过值。
- 您只想调用的函数 return 您的类型的现有实例，不要 malloc 新实例。 （有一个
- 您关心的结构实际上包装了您关心的所有成员，并且（如果是 C++ 代码）它们是 POD 类型。
您的案例并不真正符合这些限制条件，但作为热身练习，让我们看一下使用以下 "easy_mode" 函数执行此操作，因为它确实让我们介绍了一个关键点：
struct point *easy_mode(struct point *a, struct point *b) {
a->x += b->x;
a->y += b->y;
return a;
}
鉴于现有的 SWIG 包装器尚未包装它，但确实包装了结构，因此该函数非常容易使用。我们可以简单地使用 SWIG 代码创建结构的实例，并从中提取一个指针以（通过 ctypes）提供给导出但未包装的函数，例如：
from ctypes import *
from test import point
p1 = point()
p2 = point()
p1.x = 123
p1.y = 156
p2.x = 123
p2.y = 156
so = CDLL('./_test.so')
so.easy_mode(int(p1.this), int(p2.this))
print(p1.x)
print(p1.y)
足以调用此函数，并且我们知道 return 类型实际上只是在修改 p1 我们可以使用该知识并继续使用它。不过，要摆脱这一点的关键是调用 int(p1.this) 可以获得 SWIG 对象代理的指针的整数表示。这就是 ctypes 对指针的全部需求。
不过，让我们将其向前推进到我们按值传递和 return 结构的情况。这要困难得多，因为调用函数的方式取决于结构的大小和成员。它们的类型和顺序很重要。它因架构而异。它甚至可以根据各种事物在给定的体系结构中发生变化。幸运的是 ctypes（通过 libffi，如果您以前从未见过它，它本身就是一件有趣的事情）对我们隐藏了所有这些。
所以现在我们的目标缺失函数可以是这样的：
struct point add_them(struct point a, struct point b) {
struct point ret = { a.x + b.x, a.y + b.y };
return ret;
}
问题在于，在只有一个不调用它的现有 SWIG 模块的情况下，我们对 struct point 的成员一无所知。这对于能够按价值调用至关重要。当然，我们可以做出一些猜测，如果它足够简单，只需猜测，那么您也可以这样做，并为 ctypes 完成它。
幸运的是，结构的可用 SWIG 包装的存在使我们（如果一些假设成立）足以对结构的 types/layout 做出至少足够好的猜测。此外，由于我们知道如何获取指向底层内存的指针，一个结构实例使用我们可以构建测试，向我们展示有关布局的事情。如果一切顺利，我们可以使用它来构建一个兼容字段的 ctypes Structure 定义。
关键是我们要 memset 一个实例为 0，然后尝试使用生成的 SWIG setter 将每个字节设置为一个类型的标记值每个成员的代码。当我们检查时，我们可以做出我们需要的扣除。
在我们这样做之前，对结构的大小设置一个上限是有帮助的。我们可以通过调用 malloc_useable_size() 来获得它，它告诉我们堆分配被四舍五入到什么程度。所以我们可以这样做：
useable_size = CDLL(None).malloc_usable_size
upper_size_bound = useable_size(int(p1.this))
buffer_type = POINTER(c_char * upper_size_bound)
print('Upper size bound is %d' % upper_size_bound)
choose_type = dict([(1, c_uint8), (2, c_uint16), (4, c_uint32)]).get
def generate_members(obj):
for member_name in (x for x in dir(obj) if not x[0] == '_' and x != 'this'):
print('Looking at member: %s' % member_name)
def pos(shift):
test = point()
memset(int(test.this), 0, upper_size_bound)
pattern = 0xff << (8 * shift)
try:
setattr(test, member_name, pattern)
except:
return -1
return bytes(cast(int(test.this), buffer_type).contents).find(b'\xff')
a=[pos(x) for x in range(upper_size_bound)]
offset = min((x for x in a if x >= 0))
size = 1 + max(a) - offset
print('%s is a %d byte type at offset %d' % (member_name, size, offset))
pad = [('pad', c_ubyte * offset)] if (offset > 0) else []
class Member(Structure):
_pack_ = 1
_fields_ = pad + [(member_name, choose_type(size))]
yield Member
这需要 SWIG 知道的给定结构的每个成员，并计算出一个数组，计算出给定字段的每个字节的偏移量，然后计算该成员的偏移量和大小。 （使用 min/max 意味着它应该适用于 BE 和 LE 硬件）。我们可以获取大小并将其映射到类型上。鉴于我们现在拥有的知识，我们可以计算出最符合我们所学知识的布局。虽然我作弊了，但我为每个成员生成了一个结构，该结构在开头添加了填充，以将成员精确定位在我们计算的偏移量处。上面的 python 代码是生成一个 ctypes Structure 的生成器，它在正确的偏移量处有一个 size/type 的成员。
实际上，您需要推断更多。浮点数可能最好与已知的可精确表示的值一起使用。我们需要同时考虑有符号和无符号类型。数组、字符串甚至嵌套类型都可以完成。在反复试验的基础上，这一切都是可能的，但这留作 reader.
的练习最后我们需要把它拉到一起。因为我欺骗了每个成员一个结构，所以我们首先需要做的就是将它们合并成一个联合：
class YourType(Union):
_pack_ = 1
_fields_ = list(zip(string.ascii_lowercase, generate_members()))
_anonymous_ = string.ascii_lowercase[:len(_fields_)]
现在我们已经有足够的工作来调用我们的 add_them 函数：
MyType=YourType
y=MyType()
y.x = 1
y.y = 2
add_them = so.add_them
add_them.argtypes = [MyType, MyType]
add_them.restype = MyType
v=add_them(y,y)
print(v)
print('V: %d,%d' % (v.x, v.y))
仅使用从预先存在的 SWIG 模块派生的信息调用 ctypes 函数确实有效。
虽然我仍然建议不要在任何实际代码中这样做！