构建可从C调用的Python函数，输入参数具有输出语义

Question

这个案例是这样的：

有一个用C语言写的DLL（动态链接库），这个DLL是固定的，不能更改
想要用Python来封装这个DLL（选择的方法是：ctypes）

这个DLL里面的一些函数需要同步机制。为了提供最大的灵活性，DLL的设计者完全依赖于客户端提供的回调函数。具体来说，这个DLL需要有：

一个回调函数，用于创建同步对象
一些回调函数，用于获取/释放同步对象的锁
还有一个回调函数，用于销毁同步对象

因为从DLL的角度来看，同步对象是不可见的，所以它会用一个 void * 类型来表示。例如，如果DLL中的某个函数想要获取锁，它会这样做：

void* mutex;

/* get the mutex object via the create_mutex callback */
create_mutex(&mutex);

/* acquire a lock */
lock_mutex(mutex);

... etc

可以看到，回调函数 create_mutex 的输入参数有输出的意思。这是通过 void ** 这种签名实现的。

这个回调（还有其他三个）必须用Python来实现。我尝试过，但失败了 :-) 为了简单起见，我们只关注创建回调，并且为了简单起见，让这个不可见的对象用一个 int 来表示。

这个模拟回调使用的玩具DLL是这样的（ct_test.c）：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

typedef int (* callback_t)(int**);
callback_t func;
int* global_i_p = NULL;

int mock_callback(int** ipp)
{
 int* dynamic_int_p = (int *) malloc(sizeof(int));
 /* dynamic int value from C */
 *dynamic_int_p = 2;
 *ipp = dynamic_int_p;
 return 0;
}

void set_py_callback(callback_t f)
{
 func = f;
}

void set_c_callback()
{
 func = mock_callback;
}

void test_callback(void)
{
 printf("global_i_p before: %p\n", global_i_p);
 func(&global_i_p);
 printf("global_i_p after: %p, pointed value:%d\n", global_i_p, *global_i_p);

 /* to be nice */
 if (func == mock_callback)
  free(global_i_p);
}

想要提供回调并使用这个DLL的Python代码如下：

from ctypes import *

lib = CDLL("ct_test.so")

# "dynamic" int value from python
int  = c_int(1)
int_p = pointer(int)

def pyfunc(p_p_i):
 p_p_i.contents = int_p

# create callback type and instance
CALLBACK = CFUNCTYPE(c_int, POINTER (POINTER(c_int)))
c_pyfunc = CALLBACK(pyfunc)

# functions from .so
set_py_callback = lib.set_py_callback
set_c_callback = lib.set_c_callback
test_callback = lib.test_callback

# set one of the callbacks
set_py_callback(c_pyfunc)
#set_c_callback()

# test it
test_callback()

当使用DLL提供的回调（通过 set_c_callback() 设置）时，这一切都按预期工作：

~/dev/test$ python ct_test.py
global_i_p before: (nil)
global_i_p after: 0x97eb008, pointed value:2

然而，在另一种情况下 - 使用Python回调 - 就失败了：

~/dev/test$ python ct_test.py
global_i_p before: (nil)
Traceback (most recent call last):
  File "/home/packages/python/2.5/python2.5-2.5.2/Modules/_ctypes/callbacks.c", line 284, in 'converting callback result'
TypeError: an integer is required
Exception  in <function pyfunc at 0xa14079c> ignored
Segmentation fault

我哪里出错了？

回调函数 ctypes 锁机制 dll 动态链接库同步机制 Python封装输入输出语义

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