在Python ctypes中控制内存对齐

Question

我正在研究如何使用ctypes来调用C语言的函数，这些函数需要处理SSE（__m128）数据，而这些数据必须在16字节的边界上对齐。

我找不到简单的方法来控制ctypes分配的内存对齐，所以现在我让ctypes调用一个C函数，这个函数提供了一个正确对齐的内存缓冲区。

我遇到的问题是，我必须手动明确释放这块内存，以防止内存泄漏。

有没有办法控制ctypes分配的内存对齐？或者有没有办法注册一个清理函数来释放由ctypes调用的C函数分配的内存（除了标准的Python操作符__del__）？

我应该走哪条路比较好？

Answer 1

我想说，c_ulonglong（64位）应该是64位对齐的，这算是一个开始。接着，文档建议你可以使用 _pack_ 来控制结构体的对齐方式。这两者虽然不是你想要的完全解决方案，但结合起来可以让你分配8字节对齐的结构体，而且没有空隙。

假设有一个结构体里面有3个8字节对齐的元素 .v0、.v1 和 .v2。可以用 addressof() 来检查这个结构体是否是16字节对齐的。如果是，就用 .v0 和 .v1 来表示你的128位值；如果不是，就用 .v1 和 .v2。

Answer 2

我花了一些时间研究，想出了一个函数，这个函数应该能让我用ctypes分配任意对齐的内存。基本上是依靠ctypes会保持对未对齐内存缓冲区的引用，同时在缓冲区中有一个从对齐位置开始的实例。

不过我还需要在实际环境中测试一下这个方法。

import ctypes

def ctypes_alloc_aligned(size, alignment):

  bufSize = size+(alignment-1)
  raw_memory = bytearray(bufSize)

  ctypes_raw_type = (ctypes.c_char * bufSize)
  ctypes_raw_memory = ctypes_raw_type.from_buffer(raw_memory)

  raw_address = ctypes.addressof(ctypes_raw_memory)
  offset = raw_address % alignment
  offset_to_aligned = (alignment - offset) % alignment

  ctypes_aligned_type = (ctypes.c_char * (bufSize-offset_to_aligned))
  ctypes_aligned_memory = ctypes_aligned_type.from_buffer(raw_memory, offset_to_aligned)

  return ctypes_aligned_memory