使用Python ctypes运行C dll函数时出现问题(数组输出大小未知)

Question

我试图使用Python ctypes执行一个C函数，但我做了一些错误的事情。

C函数最初是使用MATLAB编码器从MATLAB转换为C代码的。函数给出一个未定义长度的数组作为输出，该数组取决于输入。

这是MATLAB代码：

function a = array_output(n)
%$codegen
if n > 2*pi
a = 1:n;
else
a = [1,2,3];
end
end

这是获得的C代码：

void array_output(double n, emxArray_real_T *a)
{
int i;
int loop_ub;
if (n > 6.2831853071795862) {
i = a->size[0] * a->size[1];
a->size[0] = 1;
loop_ub = (int)floor(n - 1.0);
a->size[1] = loop_ub + 1;
emxEnsureCapacity_real_T(a, i);
for (i = 0; i <= loop_ub; i++) {
a->data[i] = (double)i + 1.0;
}
} else {
i = a->size[0] * a->size[1];
a->size[0] = 1;
a->size[1] = 3;
emxEnsureCapacity_real_T(a, i);
a->data[0] = 1.0;
a->data[1] = 2.0;
a->data[2] = 3.0;
}
}
struct emxArray_real_T
{
double *data;
int *size;
int allocatedSize;
int numDimensions;
boolean_T canFreeData;
};

请在我的问题末尾找到他们提供的一个示例实现。

我正在尝试使用Python的ctype执行它，使用以下代码：

dll = ctypes.cdll.LoadLibrary(dll_path)

class DataStruct(ctypes.Structure):
_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)
]

array = ctypes.POINTER(ctypes.c_double)()
size = numpy.array([0, 0]).ctypes.data_as(ctypes.POINTER(ctypes.c_int))
allocatedSize = 0
numDimensions = 2
canFreeData = True
data_struct = DataStruct(array, size, allocatedSize, numDimensions, canFreeData)
dll.array_output.argtypes = [ctypes.c_double, DataStruct]
dll.array_output.restype = None
dll.array_output(50, data_struct)

输出data_struct包含正确大小的字段(data_struct.size[1]为50(，但当我尝试访问data_struct.data[0]时，我得到以下错误：

ValueError: NULL pointer access

有人能帮我理解我在这里做错了什么吗？

--

示例实现(代码片段(：

void main(){
// pseudo-code here
emxArray_real_T *a;
emxInitArray_real_T(&a, 2);

/* Initialize function 'array_output' input arguments. */
/* Call the entry-point 'array_output'. */
array_output(5.0, a);
}
void emxInitArray_real_T(emxArray_real_T **pEmxArray, int numDimensions)
{
emxInit_real_T(pEmxArray, numDimensions);
}
void emxInit_real_T(emxArray_real_T **pEmxArray, int numDimensions)
{
emxArray_real_T *emxArray;
int i;
*pEmxArray = (emxArray_real_T *)malloc(sizeof(emxArray_real_T));
emxArray = *pEmxArray;
emxArray->data = (double *)NULL;
emxArray->numDimensions = numDimensions;
emxArray->size = (int *)malloc(sizeof(int) * numDimensions);
emxArray->allocatedSize = 0;
emxArray->canFreeData = true;
for (i = 0; i < numDimensions; i++) {
emxArray->size[i] = 0;
}
}

void emxEnsureCapacity_real_T(emxArray_real_T *emxArray, int oldNumel)
{
int newNumel;
int i;
void *newData;
if (oldNumel < 0) {
oldNumel = 0;
}
newNumel = 1;
for (i = 0; i < emxArray->numDimensions; i++) {
newNumel *= emxArray->size[i];
}
if (newNumel > emxArray->allocatedSize) {
i = emxArray->allocatedSize;
if (i < 16) {
i = 16;
}
while (i < newNumel) {
if (i > 1073741823) {
i = MAX_int32_T;
} else {
i *= 2;
}
}
newData = calloc((unsigned int)i, sizeof(double));
if (emxArray->data != NULL) {
memcpy(newData, emxArray->data, sizeof(double) * oldNumel);
if (emxArray->canFreeData) {
free(emxArray->data);
}
}
emxArray->data = (double *)newData;
emxArray->allocatedSize = i;
emxArray->canFreeData = true;
}
}

Answer 1

array_output的第二个参数是emxArray_real_T *，但您试图按值传递结构，就好像它只是emxArray_real_T一样。要解决此问题，请将dll.array_output.argtypes = [ctypes.c_double, DataStruct]更改为dll.array_output.argtypes = [ctypes.c_double, ctypes.POINTER(DataStruct)]，将dll.array_output(50, data_struct)更改为dll.array_output(50, ctypes.byref(data_struct))。