ctype 为什么要指定参数类型

Question

我想用Python来调用C++库。

这是我的C++库代码：

#include <stdio.h>

extern "C" {

int test_i(int i)
{
    return i+1;
}

}

这是我的Python代码：

from ctypes import *
libc = cdll.LoadLibrary("cpp/libtest.so")
libc.test_f.argtypes = [c_int] # still works when comment
print libc.test_i(1)

我的问题是：如果我没有指定参数类型，它仍然可以工作！我在调用C/C++函数时必须指定argtypes吗？

Answer 1

是的，你应该这么做，因为它之所以能工作，是因为ctypes的猜测。把int test_i(int i)换成int test_i(char i)，你就会遇到栈损坏的问题——因为Python这边给函数传递了4或8个字节，而C这边只读取了1个字节。根据不同的平台，这种情况可能会一开始没被发现，或者慢慢消耗掉你的栈，或者立即崩溃，甚至什么都不会发生——总之，这种代码风格是有问题的。

ctypes可以进行基本的类型转换，但在很多情况下并没有帮助，因为Python的类型系统比C的简单得多。例如，Python这边无法判断你传的是1字节、2字节、4字节还是8字节的整数，因为Python的整数没有大小。Python只有双精度浮点数，而C这边还有单精度和半精度，甚至可能还有平台特定的精度。在Python这边，字符串和字节是明确分开的，而在C这边，处理Unicode通常很麻烦。你不清楚是要用wchar_t[]还是char[]，字符串要怎么结束，是否真的需要这些，以及如何处理Python字符串的不可变性。如果没有正确的argtypes，你就无法轻松传递结构体和数组。

而且，别忘了指定restype：

libc.test_f.restype = c_int

默认情况下，ctypes假设所有函数都返回int，无论你的平台是什么。根据调用约定，CPU寄存器可能会用来返回结果——在这种情况下，你不会受到影响，因为寄存器是否被读取没有区别。在另一种情况下，结果是通过栈传递的，这样你就麻烦了，因为栈的消耗不足（或者过多）会导致栈损坏，函数的RET会弹出错误的地址，最好的情况下会引发SIGSEGV。在最坏的情况下，黑客可能会利用你的应用程序进行恶意操作。

总的来说，argtypes和restype是你的好帮手，因为它们可以保护你的代码不以不可预测的方式崩溃，它们是必须的，因为C和Python之间的差异实在太大了。如果没有这些差异，没人会强迫你使用它们，因为这就像是“禅与电池”的道理。