ctypes结构体里面有double成员，结构体传给c dll以后，double类型成员的值就变了

Posted

tags:

篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了ctypes结构体里面有double成员，结构体传给c dll以后，double类型成员的值就变了相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

我的c DLL里面有一个接口，入参是一个结构指针，像这样：
int TradeInfo（TradeInfo *info）;

而我在ctypes里面定义了TradeInfo这个结构，里面有c_double类型的成员，比如：
clas TradeInfo(Structure):
_fields_ = [('info_1', c_int),
('info_2', c_double),
('info_3', c_int)]

#给成员赋值：
info = TradeInfo()
info.info_1 = c_int(10)
info_info_2 = c_double(1999)
info_info_3 = c_int(25)

dll.TradeInfo.restype = c_int
dll.TradeInfo.argtype = [POINTER(TradeInfo)]

print dll.TradeInfo(byref(info))

我在c里面接收到结构指针以后，打印结构里面三个成员的值，发现info_1是正确的，而info_2是0！而且info_3也是0...

敢问大神们，这是何道理？
谢谢～

参考技术A 是不是pack问题？可以用sizeof看看在c中占据了多少字节。
ctypes有个_pack_啥的选项可以控制pack的追问

在c中sizeof（info_2）=8

_pack_具体怎么用？能否示下？

本回答被提问者采纳

深度剖析结构体@自定义类型1---结构体的声明，自引用，变量定义和初始化 + 结构体内存对齐 + 结构体传参 + 结构体实现位段

本文重点


🔑 引:

⭐️C语言有许多内置类型，如char,short,int, long,float,double等，
⭐️而描述书（书名+作者+出版社+定价+书号）或者人（名字+年龄+身高+身份证号码）这种复杂对象，则要用可自定义的结构体类型来描述。

❄️本文介绍的结构体内存对齐，是面试考点，很重要，小伙伴们都搞起来！

正文开始@边通书

一、结构体基础知识

1.结构体声明与变量的定义

struct tag
{
 	member-list;//成员列表
}variable-list;//变量列表（可以在这里直接创建变量也可不写）

例如描述一本书：（

特殊的声明:

声明结构时，可以不完全的声明。如，匿名结构体类型

//匿名结构体类型
struct
{
	int a;
	char b;
	float c;
}s1,s2;//只能用一次，顺带着就直接创建变量s1,s2


int main()
{
	struct s3;//这样是不行的的，连名字都没有，没法创建
	return 0;
}

若两个结构在声明时都省略掉结构体标签：

struct
{
	int a;
	char b;
	float c;
}s;

struct
{
	int a;
	char b;
	float c;
}a[10], *p;

问：那么在上面代码基础上，这样的代码合法吗？

p = &x;


可见，尽管两结构体成员一模儿一样儿，编译器还是会把上面的两个声明当做完全不同的类型，所以是这段代码是非法的。

2.结构体自引用

💚自己如何找到和自己同类型的对象呢？

引：

那么从 节点1 如何找到 节点2 ?

//思考：像这样在一个结构体内包含为结构体本身的成员可以吗？
struct Node
{
	int data;
	struct Node n;
};
//如果可以，那sizeof(struct Node);是多少？

❌不可以的，会无限递归下去，sizeof(struct Node);也会无限大。

⭐️正确的自引用方式

struct Node
{
	int data;//数据域
	struct Node* next;//指针域-->可以找到下一个节点
};

✅自己能够找到同类型的另一个对象—要存同类对象的地址

3.结构体变量的初始化和使用

💚初始化：

💚使用：

#include<stdio.h>

struct Point
{
	int x;
	int y;
};

struct S
{
	double d;
	struct Point p;
	char name[20];
};

int main()
{
	struct S s = { 3.14, { 3, 4 }, "laowang" };
	struct S* ps = &s;

	printf("%lf\\n", s.d);
	printf("%lf\\n", ps->d);
	printf("----------------\\n");

	printf("%d %d\\n", s.p.x, s.p.y);
	printf("%d %d\\n", ps->p.x, ps->p.y);
	printf("----------------\\n");

	printf("%s\\n", s.name);
	printf("%s\\n", ps->name);
	return 0;
}

运行结果：

二、结构体内存对齐

⭐️掌握了结构体的基本使用后，将深入探讨如何计算结构体大小。
❄️这是特别热门的考点，大家都搞起来！

思考：这个结构体类型大小是多少？

没关系，不太知道为什么小伙伴往下读就一定懂了！

1.结构体的对齐规则

❄️1. 结构体的第一个成员永远放在结构体起始位置偏移量为0的地址处。
❄️2. 第二个成员开始，总是放在偏移量为对齐数整数倍的地址处。
⛄️ 对齐数 == 编译器默认的对齐数 与 变量自身大小的较小值 (vs的默认值为8)

❄️3. 结构体的总大小必须是各成员的对齐数中最大对齐数的整数倍。

看完规则你可能还是有点蒙，不过没关系，下面

上代码边分析边学习：

struct S1
{
	 char c1;
	 int i;
	 char c2;
};
printf("%d\\n", sizeof(struct S1));

🔑解析：

做几道练习来巩固一下吧！

练习2：

根据结构体内存对齐规则，思考下面结构体大小：

struct S2
{
 char c1;
 char c2;
 int i;
};
printf("%d\\n", sizeof(struct S2));

🔑解析：

练习3：

根据结构体内存对齐规则，思考下面结构体大小：

struct S3
{
 double d;
 char c;
 int i;
};
printf("%d\\n", sizeof(struct S3));

🔑解析

练习4—结构体嵌套问题

struct S3
{
	double d;
	char c;
	int i;
};

struct S4
{
	char c1;
	struct S3 s3;
	double d;
};

int main()
{
	printf("%d\\n", sizeof(struct S4));
	return 0;
}

这就先需要补充第四条规则：

❄️ 4. 如果嵌套了结构体，嵌套的结构体对齐到自己的最大对齐数。整个结构体的大小是所有成员最大对齐数（含嵌套结构体的对齐数）的整数倍。

🔑解析：

2. 结构体内存对齐的意义：

这个没有官方解释，大部分的参考资料如是说：

🐟1.平台原因
不是所有硬件平台都能访问任意地址的数据；某些硬件平台只能在某些地址处读取特定类型的数据，否则会抛出硬件异常。
🐟2.性能原因
数据结构(尤其是栈)应该尽可能在自然边界上对齐。
原因在于，为了访问未对齐的内存，处理器可能要做两次内存访问；而对齐的内存访问仅需要一次访问,提升了效率。(画图说明)


结构体的内存对齐是用时间换取空间的一种做法，那在设计结构体时，可以稍稍动一点脑筋，既满足对齐，也不要浪费太多空间。

🔑让占用空间小的成员尽量集中在一起。

例如：

struct S1
{
	char c1;
	int i;
	char c2;
};//12byte

struct S2
{
	char c1;
	char c2;
	int i;
};//8byte


尽管s1和s2类型的成员一模一样，但是占用空间的大小还是有一定区别。

3. 修改默认对齐数

之前我们见过#pragma这个预处理指令，这里我们再次使用，可以改变我们的默认对齐数：(vs默认对齐数为8，Linux没有默认对齐数)

上代码：

#include<stdio.h>

#pragma pack(8)//设置默认对齐数为8
struct S1
{
	char c1;
	int i;
	char c2;
};
#pragma pack()//取消设置默认对齐数,恢复默认

#pragma pack(1)//相当于没有对齐（没有空间浪费，当然效率也比较低）
struct S2
{
	char c1;
	int i;
	char c2;
};
#pragma pack()//取消设置默认对齐数，恢复默认

int main()
{
	printf("%d\\n", sizeof(struct S1));//12byte
	printf("%d\\n", sizeof(struct S2));//6byte
	return 0;
}

运行结果:

在结构体对齐方式不合适时，我们可以自己修改默认对齐数，但也不能乱改，一般为
2n 。

4. 百度笔试题

题目：写一个宏，计算结构体中某成员相对结构体首地址的偏移量
考察：offsetof宏的实现

这里小边还没有写有关宏的文章，在此只介绍offsetof函数的使用。

#include<stdio.h>
#include<stddef.h>//@offsetof

struct S1
{
	char c1;
	int i;
	char c2;
};

//offsetof是一个宏：这里居然是类型传参，后面还会聊
int main()
{
	printf("%u\\n", offsetof(struct S1, c1));
	printf("%u\\n", offsetof(struct S1, i));
	printf("%u\\n", offsetof(struct S1, c2));
	return 0;
}

运行结果：

三、结构体传参

上代码：
思考：哪种打印函数更好些？

#include<stdio.h>

struct S
{
	int data[1000];
	int num;
};

void print1(struct S tmp)
{
	int i = 0;
	for (i = 0; i < 10; i++)
	{
		printf("%d ", tmp.data[i]);
	}
	printf("\\n%d\\n ", tmp.num);
}

void print2(struct S* ps)//为了使ps指向内容不被修改，可以写成(const struct S* ps)
{
	int i = 0;
	for (i = 0; i < 10; i++)
	{
		printf("%d ", ps->data[i]);
	}
	printf("\\n%d\\n ", ps->num);
}

int main()
{
	struct S s = { { 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 }, 100 };
	print1(s);
	print2(&s);
	return 0;
}

函数传参的时候，参数是需要压栈，会有时间和空间上的系统开销。
如果传递一个结构体对象的时候，结构体过大，参数压栈的的系统开销比较大，所以会导致性能的下降，效率低下。

❄️ 因此结构体传参时，最好还是穿结构体的地址。

四、结构体实现位段

1. 什么是位段

在此之前，你可能只听说过段位，没有听说过位段哈哈哈哈哈，不过呢，聊完结构体就要聊一聊结构体实现位段的能力：

位段的声明和结构是类似的，有两个不同：

1.位段的成员必须是 int、unsigned int 、signed int或char，即整形家族。
2.位段的成员名后边有一个冒号和一个数字。

比如：

struct S
{
	char a : 3;
	char b : 4;
	char c : 5;
	char d : 4;
};

这是什么意思呢？那我们先来测一测它的大小：

printf("%d\\n", sizeof(struct A));

运行结果：

好像与结构体相比，位段A变小了。

其实呀，位段中的"位"代表的就是二进制位，🔑位段就是可以节省空间的！
生活中的有些值，不需要太多的存储空间，比如表示性别，男00–女01–保密11，只需要两个比特位即能表示，

struct A
{
	int _a : 2;//_a 2个bit位
	int _b : 5;//_b 5个bit位
	int _c : 10;//_c 10个bit位
	int _d : 30;//_d 30个bit位
};//47个bit位

看起来，好像6byte就足够了，那位段A的大小为什么是8byte?
那位段的内存分配究竟是怎样的呢？

2. 位段的内存分配

❄️1.位段的成员必须是int、unsizgned int、signed int或char，即整型家族。
❄️2.位段的空间是按照需要以4个字节(int)或者一个字节(char)的方式来开辟。
❄️3.位段涉及了很多不确定因素，位段是不跨平台的，注重可移植的程序应该避免使用位段。

那我们再来分析一下struct A的内存分配过程。

再分析一段代码：

struct S
{
	char a : 3;
	char b : 4;
	char c : 5;
	char d : 4;
};

int main()
{
	struct S s = { 0 };
	s.a = 10;
	s.b = 12;
	s.c = 3;
	s.d = 4;
	return 0;
}

在此，我们先按照如下猜想进行内存分配：

为了探寻究竟，我们调试起来监视一下：（vs2013环境测试数据）

由此可见，接过与我刚刚分析出来的一样：

⛄️开辟空间 — 一次一个字节
⛄️放数据 — 从低位到高位使用，紧挨着使用；若高位空间不够用，则浪费掉，重新开辟新的字节

但这也仅仅是在vs上成立。

2.3 位段的跨平台问题

  1. int 位段被当成有符号数还是无符号数是不确定的。
  2. 位段中最大位的数目不能确定。（16位机器 – int 2byte = 16bit，32位机器最大32，假如写成27，在16位机器会出问题。
  3. 位段中的成员一个整型/字节内部在内存中从左向右分配，还是从右向左分配标准尚未定义。
  4. 当一个结构包含两个位段，第二个位段成员比较大，而第一个位段剩余的位无法容纳时，是浪费还是利用剩余的位，这是不确定的。

与结构相比，位段作用相似，结构能使用的地方，位段设计合理也能实现。可以很好的节省空间，但是也有跨平台的问题存在。

2.4 位段的应用


本文完@边通书

接下来的文章将介绍有关枚举与联合的相关内容。

敬请期待！ 哈哈哈哈

以上是关于ctypes结构体里面有double成员，结构体传给c dll以后，double类型成员的值就变了的主要内容，如果未能解决你的问题，请参考以下文章

C语言笔记初级篇第七章：结构体相关

C语言笔记初级篇第七章：结构体相关

C语言结构体小白详解

初识结构体1

自定义类型

第九章 结构体的使用