Python Ctypes与树莓派
我正在为PySodium写一个ctypes的封装，用来调用libsodium中的一个函数crypto_aead_chacha20poly1305_encrypt，这个函数的定义是：
def crypto_aead_chacha20poly1305_encrypt(message,
ad,
nonce,
key):
mlen = ctypes.c_ulonglong(len(message))
adlen = ctypes.c_ulonglong(len(ad))
c = ctypes.create_string_buffer(mlen.value+16L)
clen = ctypes.c_ulonglong(0)
sodium.crypto_aead_chacha20poly1305_encrypt(c,
clen,
message,
mlen,
ad,
adlen,
None,
nonce,
key)
return c.raw
我的测试驱动程序是：
from pysodium import crypto_aead_chacha20poly1305_encrypt
from bitstring import BitStream
key = BitStream(hex="4290bcb154173531f314af57f3be3b5006da371ece272afa1b5dbdd1100a1007")
nonce = BitStream(hex="cd7cf67be39c794a")
ad = BitStream(hex="87e229d4500845a079c0")
msg = BitStream(hex="86d09974840bded2a5ca")
print(key)
print(nonce)
print(ad)
print(msg)
m = crypto_aead_chacha20poly1305_encrypt(message=msg.bytes,
ad=ad.bytes,
nonce=nonce.bytes,
key=key.bytes)
edata = BitStream(bytes=m)
print(edata)
让我感到惊讶的是（因为这是我第一次使用libsodium、PySodium和ctypes），在AMD的x86_64系统上它运行得非常顺利。不过，当我把所有东西移到树莓派（ARMv6）上时，情况就不一样了。一运行gdb python-gdb，我就能看到堆栈跟踪信息：
#0 chacha_keysetup (x=0xbeffefc4, k=0x0) at crypto_stream/chacha20/ref/stream_chacha20_ref.c:69
#1 0x4059dcbc in crypto_stream_chacha20_ref (c=0xbefff0e4 "\264\335\024", clen=, n=0x0, k=0x0)
at crypto_stream/chacha20/ref/stream_chacha20_ref.c:241
#2 0x40556f60 in crypto_aead_chacha20poly1305_encrypt (c=0x405385f4 "\206Йt\204\v\336", , clen=0x437f44,
m=0x0, mlen=4634464344201201140, ad=0xa , adlen=1079196860, nsec=0xa , npub=
0x0, k=0x0) at crypto_aead/chacha20poly1305/sodium/aead_chacha20poly1305.c:49
#3 0x40501368 in ffi_call_VFP () from /usr/lib/python2.7/lib-dynload/_ctypes_d.so
#4 0x40500930 in ffi_call () from /usr/lib/python2.7/lib-dynload/_ctypes_d.so
#5 0x404ecf10 in _call_function_pointer (flags=4353, pProc=0x40556ea8 , avalues=0xbefff2d8,
atypes=0xbefff2a8, restype=0x402a6ed8, resmem=0xbefff308, argcount=9)
at /build/python2.7-xJctIx/python2.7-2.7.3/Modules/_ctypes/callproc.c:827
#6 0x404edb84 in _ctypes_callproc (pProc=0x40556ea8 , argtuple=
(, , '\x86\xd0\x99t\x84\x0b\xde\xd2\xa5\xca', , '\x87\xe2)\xd4P\x08E\xa0y\xc0', , None, '\xcd|\xf6{\xe3\x9cyJ', "B\x90\xbc\xb1T\x1751\xf3\x14\xafW\xf3\xbe;P\x06\xda7\x1e\xce'*\xfa\x1b]\xbd\xd1\x10\n\x10\x07"), flags=4353, argtypes=0x0, restype=
, checker=0x0)
at /build/python2.7-xJctIx/python2.7-2.7.3/Modules/_ctypes/callproc.c:1174
#7 0x404e5154 in PyCFuncPtr_call (self=0x40518e90, inargs=
(, , '\x86\xd0\x99t\x84\x0b\xde\xd2\xa5\xca', , '\x87\xe2)\xd4P\x08E\xa0y\xc0', , None, '\xcd|\xf6{\xe3\x9cyJ', "B\x90\xbc\xb1T\x1751\xf3\x14\xafW\xf3\xbe;P\x06\xda7\x1e\xce'*\xfa\x1b]\xbd\xd1\x10\n\x10\x07"), kwds=0x0)
at /build/python2.7-xJctIx/python2.7-2.7.3/Modules/_ctypes/_ctypes.c:3913
#8 0x0002fa08 in PyObject_Call (func=, arg=
(, , '\x86\xd0\x99t\x84\x0b\xde\xd2\xa5\xca', , '\x87\xe2)\xd4P\x08E\xa0y\xc0', , None, '\xcd|\xf6{\xe3\x9cyJ', "B\x90\xbc\xb1T\x1751\xf3\x14\xafW\xf3\xbe;P\x06\xda7\x1e\xce'*\xfa\x1b]\xbd\xd1\x10\n\x10\x07"), kw=0x0) at ../Objects/abstract.c:2529
我查了一下FFI到底是干什么的，我开始怀疑在ctypes把数据传递给FFI的过程中，数据可能被破坏了。我搜索了一下，想看看在树莓派/ARM平台上是否有ctypes/FFI的已知问题，但没有找到。如果是我的绑定代码出了问题，我想知道为什么在x86_64上能正常工作，而在ARM上却不行。
最后，我也欢迎大家提供一些替代ctypes的建议（虽然我对SWIG不太感兴趣，但如果必须用的话也可以考虑）。
1 个回答
下面的 clen 需要通过 ctypes.byref() 方法以引用的方式传递。根据 Ctypes 的 文档：有时候，C 语言的 API 函数需要一个数据类型的指针作为参数，这样可以在对应的位置写入数据，或者当数据太大时无法直接传值。这种方式也叫做通过引用传递参数。ctypes 提供了 byref() 函数，用于通过引用传递参数。 不管出于什么原因，在 x86 平台上不使用 ctypes.byref() 并不会出现问题，但在 ARM 处理器上就会出现问题。更新代码使用这个方法后，解决了 ARM 上的段错误，并且在 x86 上也能正常工作。
def crypto_aead_chacha20poly1305_encrypt(message,
ad,
nonce,
key):
mlen = ctypes.c_ulonglong(len(message))
adlen = ctypes.c_ulonglong(len(ad))
c = ctypes.create_string_buffer(mlen.value+16L)
clen = ctypes.c_ulonglong(0)
sodium.crypto_aead_chacha20poly1305_encrypt(c,
ctypes.byref(clen),
message,
mlen,
ad,
adlen,
None,
nonce,
key)
return c.raw
关于 crypto_aead_chacha20poly1305_encrypt、crypto_aead_chacha20poly1305_decrypt 和 crypto_stream_chacha20_xor 的绑定可以在 pysodium 的一个分支上找到，地址是 https://github.com/iachievedit/pysodium，直到提交并接受一个拉取请求。