Ctypes 的优缺点

Question

我听说在Python和Windows中使用Ctypes可能会导致崩溃或者错误。那我是不是应该尽量避免使用它呢？我记得我听到这个消息是在我尝试控制Windows的一些功能，做自动化的时候。

我听说过swig，但我发现Ctypes出现得更频繁。这其中有什么危险吗？如果有的话，我应该注意些什么呢？

我确实搜索过关于Ctypes的优缺点。

Answer 1

ctypes 确实可能会导致程序崩溃，尤其是当你使用的 C 库本身就有可能崩溃的时候。

不过，实际上 ctypes 还可以帮助减少崩溃的情况，因为你可以通过 设置 C 函数的 argtypes 属性 来确保运行时的类型安全。

如果你的 C 库已经很稳定并经过测试，那么完全没有理由不使用 ctypes，只要它能满足你将 C 和 Python 结合起来的需求。

Answer 2

ctypes是一个安全的模块，只要你用得当。

有些库提供了更底层的访问方式，而有些模块则可能让你自己陷入麻烦。所以，自然有些模块比其他的更危险。不过，这并不意味着你就不应该使用它们！

你可能听过有人提到这样的事情：

#Crash python interpreter
from ctypes import *
def crashme():
    c = c_char('x')
    p = pointer(c)
    i = 0
    while True:
            p[i] = 'x'
            i += 1

Python解释器崩溃和Python代码本身出现运行时错误是两回事。例如，如果你写了无限递归，虽然会导致运行时错误，但Python解释器仍然会继续运行。

另一个很好的例子是sys模块。尽管它可能会导致Python解释器崩溃，但你不会因此停止使用sys模块。

import sys
sys.setrecursionlimit(2**30)
def f(x):
  f(x+1)

#This will cause no more resources left and then crash the python interpreter
f(1)

还有很多库提供了底层访问。例如，gc模块可以被操控来访问部分构造的对象，访问这些对象的字段可能会导致崩溃。

参考和想法来自：Crashing Python

Answer 3

在稳定性方面，我觉得swig比ctypes要好一些，因为它可以让C编译器帮你更仔细地检查一些东西。不过，现在这个差别已经不那么明显了（在早期的ctypes版本中，这个问题更突出），这要归功于@Mark提到的argtypes功能。不过，ctypes在运行时的开销确实比swig大得多（还有sip、boost python和其他“包装”方法）。所以，我把ctypes看作是一种方便的方式，可以在不影响性能的情况下，调用DLL中的一些函数，而不是在对性能要求很高的情况下使用它来访问大型C库。

如果你想在swig（和C）的运行时性能和ctypes的便利性之间找到一个不错的折中方案，还可以考虑一下Cython。Cython是一种类似Python的语言，可以编译成C代码，专门用于编写可以被Python调用的扩展和包装C库（包括那些可能只以静态库形式存在的库，ctypes就无法处理这些;-）。