python - C 中的 For 循环没有明显原因提前中断 - 可能与函数指针(回调)有关

Question

我正在试验用 C 编写的 DLL 和用 Python 编写的回调函数。我的 DLL 包含以下定义和例程:

typedef int16_t (*conveyor_belt)(int16_t index);

int16_t __stdcall DEMODLL sum_elements_from_callback(
    int16_t len,
    conveyor_belt get_data
    )
{
    int16_t sum = 0;
    int i;
    for(i = 0; i < len; i++)
    {
        sum += get_data(i);
    }
    return sum;
}

我使用 ctypes 从 Python 脚本中调用上面的代码:

import ctypes

DATA = [1, 6, 8, 4, 9, 7, 4, 2, 5, 2]

conveyor_belt = ctypes.WINFUNCTYPE(ctypes.c_int16, ctypes.c_int16)

@conveyor_belt
def get_data(index):
    print((index, DATA[index]))
    return DATA[index]

dll = ctypes.windll.LoadLibrary('demo_dll.dll')
sum_elements_from_callback = dll.sum_elements_from_callback
sum_elements_from_callback.argtypes = (ctypes.c_int16, conveyor_belt)
sum_elements_from_callback.restype = ctypes.c_int16

test_sum = sum_elements_from_callback(len(DATA), get_data)
print(('sum', 48, test_sum))

我得到的输出看起来像这样(大部分时间):

(0, 1)
(1, 6)
(2, 8)
(3, 4)
(4, 9)
(5, 7)
(6, 4)
(7, 2)
('sum', 48, 41)

据我所知，for 循环并没有像我期望的那样遍历 DATA 的所有 10 个元素……它通常在 8 个元素之后“中断”，有时甚至只在 5 或 6 个元素之后。我可以确认 DATA 的长度是否正确传递到 DLL 例程中。我很困惑。

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以防万一这是一个编译器(标志)问题，这里是我的 makefile 的摘录:

CC      = i686-w64-mingw32-gcc
CFLAGS  = -Wall -Wl,-add-stdcall-alias -shared -std=c99
LDFLAGS = -lm

我在 64 位 Linux 上使用 mingw(32 位):

user@box:~> i686-w64-mingw32-gcc --version
i686-w64-mingw32-gcc (GCC) 7.2.0
user@box:~> uname -s -r -p
Linux 4.4.114-42-default x86_64

为了运行 DLL 和 Python 脚本，我在 32 位 Wine 上使用了适用于 Windows 的官方 32 位 CPython 3.5.3 发布版本:

user@box:~> wine --version
wine-2.18

这是一个强大的组合，我已经大量使用了一段时间。

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在 C 代码中使用回调会有所不同。以下代码将在大约 5 到 8 次迭代后停止(没有错误):

int16_t sum = 0;
int16_t sum_index = 0;
int16_t i;
for(i = 0; i < len; i++)
{
    sum_index += i;
    sum += get_data(i);
}

下面的代码将按照我的预期迭代到最后。它只是不调用回调函数:

int16_t sum = 0;
int16_t sum_index = 0;
int16_t i;
for(i = 0; i < len; i++)
{
    sum_index += i;
    // sum += get_data(i);
}

Answer 1

您的 conveyor_belt 函数在 C 和 Python 之间的定义方式不同。

typedef int16_t (*conveyor_belt)(int16_t index);

这声明您的函数指针类型以使用 cdecl 调用约定(除非被特殊的编译器标志覆盖)。

conveyor_belt = ctypes.WINFUNCTYPE(ctypes.c_int16, ctypes.c_int16)

而这声明您的 Python 函数使用 stdcall 调用约定。

使用错误的调用约定调用函数每次都会使您的堆栈指针偏移一点点。根据您的编译器生成的堆栈布局，这可能最终会覆盖局部变量或参数(即 i 或 len 导致循环中断)。

您应该从 WINFUNCTYPE 切换到 CFUNCTYPE 以指示 cdecl，或者更改 typedef 以添加 __stdcall:

typedef int16_t (__stdcall *conveyor_belt)(int16_t index);

(请注意，调用约定位于括号内但在星号之前。一些编译器在其他地方接受它，但 MSVC 不会。)