15.12 将函数指针转换为可调用对象
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小牛编辑
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2023-12-01
问题
你已经获得了一个被编译函数的内存地址,想将它转换成一个Python可调用对象, 这样的话你就可以将它作为一个扩展函数使用了。
解决方案
ctypes
模块可被用来创建包装任意内存地址的Python可调用对象。 下面的例子演示了怎样获取C函数的原始、底层地址,以及如何将其转换为一个可调用对象:
>>> import ctypes >>> lib = ctypes.cdll.LoadLibrary(None) >>> # Get the address of sin() from the C math library >>> addr = ctypes.cast(lib.sin, ctypes.c_void_p).value >>> addr 140735505915760 >>> # Turn the address into a callable function >>> functype = ctypes.CFUNCTYPE(ctypes.c_double, ctypes.c_double) >>> func = functype(addr) >>> func <CFunctionType object at 0x1006816d0> >>> # Call the resulting function >>> func(2) 0.9092974268256817 >>> func(0) 0.0 >>>
讨论
要构建一个可调用对象,你首先需要创建一个 CFUNCTYPE
实例。 CFUNCTYPE()
的第一个参数是返回类型。 接下来的参数是参数类型。一旦你定义了函数类型,你就能将它包装在一个整型内存地址上来创建一个可调用对象了。 生成的对象被当做普通的可通过 ctypes
访问的函数来使用。
本节看上去可能有点神秘,偏底层一点。 但是,但是它被广泛使用于各种高级代码生成技术比如即时编译,在LLVM函数库中可以看到。
例如,下面是一个使用 llvmpy
扩展的简单例子,用来构建一个小的聚集函数,获取它的函数指针, 并将其转换为一个Python可调用对象。
>>> from llvm.core import Module, Function, Type, Builder >>> mod = Module.new('example') >>> f = Function.new(mod,Type.function(Type.double(), \ [Type.double(), Type.double()], False), 'foo') >>> block = f.append_basic_block('entry') >>> builder = Builder.new(block) >>> x2 = builder.fmul(f.args[0],f.args[0]) >>> y2 = builder.fmul(f.args[1],f.args[1]) >>> r = builder.fadd(x2,y2) >>> builder.ret(r) <llvm.core.Instruction object at 0x10078e990> >>> from llvm.ee import ExecutionEngine >>> engine = ExecutionEngine.new(mod) >>> ptr = engine.get_pointer_to_function(f) >>> ptr 4325863440 >>> foo = ctypes.CFUNCTYPE(ctypes.c_double, ctypes.c_double, ctypes.c_double)(ptr) >>> # Call the resulting function >>> foo(2,3) 13.0 >>> foo(4,5) 41.0 >>> foo(1,2) 5.0 >>>
并不是说在这个层面犯了任何错误就会导致Python解释器挂掉。 要记得的是你是在直接跟机器级别的内存地址和本地机器码打交道,而不是Python函数。