Python ctypes定义C结构体

Question

我正在尝试调用一些由Matlab编码器生成的C代码。Matlab使用一种叫做emxArray的C结构来表示矩阵（详细信息可以在这里找到：http://www.mathworks.co.uk/help/fixedpoint/ug/c-code-interface-for-unbounded-arrays-and-structure-fields.html）。

struct emxArray_real_T
{
    double *data;
    int *size;
    int allocatedSize;
    int numDimensions;
    boolean_T canFreeData;
};

我对ctypes的经验不多，正在努力创建一个等效的结构，以便可以用来在C的.so文件中定义的函数之间传递向量。

这是我在Python中目前的进展……

class EmxArray(ctypes.Structure):
    """ creates a struct to match emxArray_real_T """

    _fields_ = [('data', ctypes.POINTER(ctypes.c_double)),
                ('size', ctypes.POINTER(ctypes.c_int)),
                ('allocatedSize', ctypes.c_int),
                ('numDimensions', ctypes.c_int),
                ('canFreeData', ctypes.c_bool)]

不过，如果我这样定义：

data = (1.1, 1.2, 1.3, 1.4)
L = len(data)

x = EmxArray()
x.data = (ctypes.c_double * L)(*data)
x.data = (ctypes.c_int * 1)(L)

那么这个就能工作了

print len(x.data[:L]) 

for v in x.data[:L]: print v

编辑：我整理了一下，并采纳了Roland的建议，可以使用以下方式提取数据

data_out = x.data[:L]

我需要进一步调查，看看是否能成功使用这个结构来从C代码中传递和接收数据。

解决方案

按照Roland的建议实现ctypes结构并没有成功——返回的值是垃圾数据，我从未弄清楚原因，因为我追随了lilbil的答案，采用了基于Python的实现。我接受了那个答案，因为它是最接近的……

我将在这里记录我的解决方案，因为这可能会帮助其他人节省和我一样多的时间。

首先，我生成了一个简单的Matlab函数，它将函数的每个元素与自身相乘，并使用编码器将其编译成C的.so文件。这个文件通过ctypes导入到Python中。代码如下……

import ctypes

LIBTEST = '..../dll/emx_test/'
EMX = ctypes.cdll.LoadLibrary(LIBTEST + 'emx_test.so')
init = EMX.emx_test_initialize()

# Create a data structure to hold the pointer generated by emxCreateWrapper...
class Opaque(ctypes.Structure):
    pass

# make some random data to pass in
data_in = [1., 2., 4., 8., 16.]
L = len(data_in)
# create an empty array of the same size for the output
data_ou = [0] * L

# put this in a ctypes array
ina = (ctypes.c_double * L)(*data_in)
oua = (ctypes.c_double * L)(*data_ou)
# create a pointer for these arrays & set the rows and columns of the matrix
inp = ctypes.pointer(ina)
oup = ctypes.pointer(oua)

nrows = ctypes.c_int(1)
ncols = ctypes.c_int(L)

# use EMX.emxCreateWrapper_real_T(double *data, int rows, int cols) to generate an emx wrapping the data 
# input arg types are a pointer to the data NOTE its not great to have to resize the ctypes.c_double but cant see another way
EMX.emxCreateWrapper_real_T.argtypes = [ctypes.POINTER(ctypes.c_double * L), ctypes.c_int, ctypes.c_int]
# a pointer to the emxArray is returned and stored in Opaque
EMX.emxCreateWrapper_real_T.restype = ctypes.POINTER(Opaque)
# use emxCreateWrapper
in_emx = EMX.emxCreateWrapper_real_T(inp, nrows, ncols)
ou_emx = EMX.emxCreateWrapper_real_T(oup, nrows, ncols)

# so now we have to emx's created and have pointers to them we can run the emx_test
# emx test looks like this in matlab
#
# function res = emx_test ( in )
#     res = in .* in;
# end
#
# so basically it multiplies each element of the matrix by itself
# 
# therefore [1., 2., 4., 8., 16.] should become [1., 4., 8., 64., 256.]

EMX.emx_test(in_emx, ou_emx)

# and voila...that's what we get
print 'In: ', ina[:L]
print 'Out:', oua[:L]

输出：

In: [1.0, 2.0, 4.0, 8.0, 16.0]
Out:[1.0, 4.0, 16.0, 64.0, 256.0]

感谢大家的时间和建议。

函数调用 matlab ctypes 数据传递动态链接库数组处理编码器 c结构体

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