不同操作系统上的Python ctypes问题

Question

我将尝试将C函数转换为适用于Python 3.6的函数。

以下是代码：

lib = ctypes.WinDLL('ftrScanAPI.dll') # provided by fingerprint scanner
class FTRSCAN_IMAGE_SIZE(ctypes.Structure):
    _fields_ = [
    ("nWidth", ctypes.c_int),
    ("nHeight", ctypes.c_int),
    ("nImageSize", ctypes.c_int)
]

print('Open device and get device handle...')
hDevice = lib.ftrScanOpenDevice()
print('handle is', hDevice)
print('Get image size...')
Image_size = FTRSCAN_IMAGE_SIZE(0, 0, 0)
if lib.ftrScanGetImageSize(hDevice, ctypes.byref(Image_size)):
    print('Get image size succeed...')
    print('  W', Image_size.nWidth)
    print('  H', Image_size.nHeight)
    print('  Size', Image_size.nImageSize)
else:
    print('Get image size failed...')

函数定义：

typedef struct FTR_PACKED __FTRSCAN_IMAGE_SIZE {
    int nWidth;
    int nHeight;
    int nImageSize;
} FTRSCAN_IMAGE_SIZE, *PFTRSCAN_IMAGE_SIZE;
FTRHANDLE ftrScanOpenDevice();  # typedef void *  FTRHANDLE;
BOOL ftrScanGetImageSize(FTRHANDLE ftrHandle, 
    PFTR_SCAN_IMAGE_SIZE pImageSize);

然而，相同代码的不同操作系统似乎会产生不同的结果：

在Windows 7 64位上

在Windows 10 64位上
我没有打印“handle is here”

我的尝试：
根据stackoverflow上的一些答案，这可能是由于没有明确分配函数argtypes和restype，所以我尝试过并失败了。

- newman

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你能发布代码吗？ - 101

我已重新编辑了帖子，看看是否有任何不清楚的陈述？谢谢。 - newman

是的，你可能是对的。你的Python是64位的吗？你能否也发布两个函数原型（用C语言编写），以及FTRSCAN_IMAGE_SIZE？我怀疑hDevice = lib.ftrScanOpenDevice()截断了该值。https://dev59.com/Ea7la4cB1Zd3GeqPaky4#52272969。请还发布一下你分配argtypes和restype的代码块。 - CristiFati

请不要使用图片。您必须将输出作为文本复制到问题中。另外，第二个输出与您的代码不匹配！（没有打印句柄！） - Antti Haapala -- Слава Україні

Answer 1

在99%的情况下，参数（和/或返回）类型不一致是导致问题的原因（请查看[SO]: C function called from Python via ctypes returns incorrect value (@CristiFati's answer)以获取更多详细信息）。

在使用CTypes时，请始终打开[Python.Docs]: ctypes - A foreign function library for Python。

我找到了[GitHub]: erikssm/futronics-fingerprint-reader - (master) futronics-fingerprint-reader/ftrScanAPI.h（我不知道它与您当前拥有的有何不同，但迄今为止您发布的内容似乎匹配），并对您的代码进行了一些更改：

• 为函数定义argtypes和restype

• 定义缺失的类型（仅为了清晰起见）

• 一些其他微不足道的更改（重命名）

• 在上述文件中我注意到的另一件事是一个#pragma pack(push, 1)宏（更多详情请参阅[MS.Docs]: pack）。对于这个结构来说，这没有任何区别（感谢 @AnttiHaapala 的提示），因为3个int（4字节）成员的对齐方式并未改变，但对于其他结构（带有“较小”成员类型，如char、short），你可能想添加：_pack_ = 1

你修改后的代码（不用多说，我没有运行它，因为我没有.dll文件）：

#!/usr/bin/env python

import ctypes as cts
from ctypes import wintypes as wts


# ...


class FTRSCAN_IMAGE_SIZE(cts.Structure):
    # _pack_ = 1
    _fields_ = (
        ("nWidth", cts.c_int),
        ("nHeight", cts.c_int),
        ("nImageSize", cts.c_int),
    )

PFTRSCAN_IMAGE_SIZE = cts.POINTER(FTRSCAN_IMAGE_SIZE)
FTRHANDLE = cts.c_void_p

lib = cts.WinDLL("ftrScanAPI.dll")  # provided by fingerprint scanner

ftrScanOpenDevice = lib.ftrScanOpenDevice
ftrScanOpenDevice.argtypes = ()
ftrScanOpenDevice.restype = FTRHANDLE

ftrScanGetImageSize = lib.ftrScanGetImageSize
ftrScanGetImageSize.argtypes = (FTRHANDLE, PFTRSCAN_IMAGE_SIZE)
ftrScanGetImageSize.restype = wts.BOOL

print("Open device and get device handle...")
h_device = ftrScanOpenDevice()
print("Handle is:", h_device)
print("Get image size...")
image_size = FTRSCAN_IMAGE_SIZE(0, 0, 0)

if ftrScanGetImageSize(h_device, cts.byref(image_size)):
    print("Get image size succeed...")
    print("  W:", image_size.nWidth)
    print("  H:", image_size.nHeight)
    print("  Size:", image_size.nImageSize)
else:
    print("Get image size failed...")

- CristiFati

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不应该需要打包，因为那个结构已经被正确地打包了。 - Antti Haapala -- Слава Україні

@AnttiHaapala：感谢您的评论。我已相应更新了我的答案。 - CristiFati

Answer 2

你应该展示你的.argtypes和.restype尝试，但试试这个：

您应该展示您的.argtypes和.restype尝试，但尝试一下这个：

from ctypes import wintypes as w

class FTRSCAN_IMAGE_SIZE(ctypes.Structure):
    _fields_ = [('nWidth', ctypes.c_int),
                ('nHeight', ctypes.c_int),
                ('nImageSize', ctypes.c_int)]

FTRHANDLE = ctypes.c_void_p

lib = ctypes.WinDLL('ftrScanAPI.dll')
lib.ftrScanOpenDevice.argtypes = None
lib.ftrScanOpenDevice.restype = FTRHANDLE
lib.ftrScanGetImageSize.argtypes = FTRHANDLE,ctypes.POINTER(FTRSCAN_IMAGE_SIZE)
lib.ftrScanGetImageSize.restype = w.BOOL

检查使用WinDLL和CDLL的区别。如果你的Python是64位的，那么这并不重要，但在32位的Python上会有所不同。如果函数使用C调用约定(__cdecl)，则使用CDLL，如果函数使用__stdcall调用约定，则使用WinDLL。如果头文件不清楚，默认通常为__cdecl。编辑：从另一个答案中的API链接中可以看出，它是__stdcall，应该使用WinDLL。

- Mark Tolonen

Answer 3

问题似乎只是设备句柄是一个64位实体（void指针的typedef）。在Windows 7中它能够工作只是偶然，因为句柄的上33位被正确地设置为零。所有ctypes函数的返回类型默认为32位int。现在在Windows 10中，似乎第32位（符号位）被设置了，在将句柄强制转换为int并将其推入64位堆栈以进行函数调用时，会发生符号扩展。结果地址的所有上部位都被设置为0xFFFFFFFFA...，这指向内核空间而不是用户空间。因此，也许你可以通过以下方式使你的代码“工作”：

lib.ftrScanOpenDevice.restype = c_void_p

这并不意味着你不应该为所有函数定义参数和返回类型 - 你应该这样做，否则它们将遵循 C 语言的默认参数提升规则，并且会工作...或者完全无法工作，这取决于函数原型本身是否与默认参数提升兼容。例如，任何接受float作为参数的函数都必须在定义原型之后才能正确调用。

- Antti Haapala -- Слава Україні