Ctypes的优缺点

Question

我听说在Python和Windows中，Ctypes可能会导致崩溃（或停止错误）。我应该避免使用它们吗？我从哪里听到的？当时我尝试控制Windows的各个方面、自动化等。

我听说过swig，但我更经常看到Ctypes。这里有什么危险吗？如果有，我应该注意什么？

我搜索了ctype pro con python。

- phreaki

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这里有很多好的答案，我需要考虑一下并可能对每个答案进行更多评论。难怪我喜欢这个网站。 - phreaki

Answer 1

在健壮性方面，我仍然认为swig比ctypes稍微优越一些，因为可以让C编译器更彻底地检查你的代码；然而，由于@Mark已经提到的“argtypes”特性，这现在已经没什么意义了（虽然在早期的ctypes版本中它更重要）。但是毫无疑问，相对于swig（以及sip、boost python和其他“封装”方法）来说，ctypes的运行时开销要大得多：因此，我认为在调用发生在关键瓶颈之外时，ctypes是一个方便的方式来调用DLL中的几个函数，而不是在性能关键的情况下使大型C库可用于Python。

想要在运行时性能与ctypes的便利之间找到一个不错的平衡点，同时还能够添加使用Python子集语法但以近似于C代码速度运行的更多代码，也可以考虑使用Cython - 一种类似于Python的语言，可以编译成C，并专门用于编写Python可调用扩展和封装C库（包括可能仅作为静态库而不是DLL可用的库：ctypes不能让你玩弄那些;-)。

- Alex Martelli

Answer 2

如果使用得当，ctypes模块是安全的。

有些库提供更低级别的访问权限，有些模块仅仅允许您自己给自己惹麻烦。因此，一些模块比其他模块更加危险。但这并不意味着您不应该使用它们！

你可能听过有人谈论这样的东西：

#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解释器崩溃与Python代码本身出现运行时错误是不同的。例如，使用默认递归限制的无限递归会导致运行时错误，但Python解释器仍将保持活动状态。

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，但您不会停止使用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)

还有很多库可以提供更低级别的访问。例如，gc模块可以被操纵以访问部分构造的对象，访问其字段可能会导致崩溃。

参考和想法来自：Crashing Python

- Brian R. Bondy

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由于我通常会破坏很多东西，所以这是一个我不知道的ctypes的好概述。 - phreaki

Answer 3

ctypes确实可能会导致崩溃，如果您正在使用的C库本身已经会导致崩溃。

如果有什么问题的话，ctypes可以帮助减少崩溃，因为您可以使用ctypes的argtypes属性强制执行运行时类型安全性，该属性适用于使用ctypes的C函数。

但是，如果您的C库已经是稳定的并且经过测试，则绝对没有理由不使用ctypes，如果它可以满足将C和Python结合在一起的需求。

- Mark Rushakoff

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当然，我可以用它来做的不是我的 C 代码。这可能会给我一个学习更多知识的理由。 - phreaki

Answer 4

我强烈建议您阅读这本书：

《灰帽子Python：黑客和逆向工程师的Python编程》

该书作为ctypes库的深入教程，向您展示了如何运行极低级别的代码。

- Kenneth Reitz

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请解释一下为什么。不是我怀疑你（而且我也有这本书），但了解你的原因会很有帮助。 - Ryan Ginstrom

我也是。我不太擅长黑客或逆向工程方面的东西。我想访问一些对Python不易看到的机器部件。 - phreaki

如果您学习黑客和逆向工程师需要了解的相同类型的知识，那么您也将学习如何将这些技术应用于“访问Python难以看到的计算机部件”。 - Jim Dennis

这本书作为ctypes库的深入教程，向您展示如何运行极低级别的代码。 - Kenneth Reitz