使用Ctypes与Fortran DLL接口时访问冲突

Question

我有一组从Fortran创建的dll，我从python运行。我已经成功创建了一个包装类，并且已经运行了几周的dll。

今天我注意到输入错误并更改了它，但令我惊讶的是，这导致了以下情况：

OSError: exception: access violation reading 0x705206C8

如果看起来某些输入值以某种方式导致我尝试访问非法数据。我创建了以下MCVE，它确实重复了这个问题。特别是当338 < R_o < 361时抛出错误。不幸的是，我不能发布原始的Fortran代码，也不能创建一个复制问题的MCVE，并且已经足够抽象以便我可以共享它。所有变量都在Fortran代码中声明为integer或real(8)类型。

import ctypes
import os
DLL_PATH = "C:\Repos\CASS_PFM\dlls"
class wrapper:
    def __init__(self,data):
        self.data = data
        self.DLL = ctypes.CDLL(os.path.join(DLL_PATH,"MyDLL.dll"))
        self.fortran_subroutine = getattr(self.DLL,"MyFunction_".lower())
        self.output = {}

    def run(self):
        out = (ctypes.c_longdouble * len(self.data))()
        in_data = []
        for item in self.data:
            item.convert_to_ctypes()
            in_data.append(ctypes.byref(item.c_val))
        self.fortran_subroutine(*in_data, out)
        for item in self.data:
            self.output[item.name] = item.convert_to_python()

class FortranData:
    def __init__(self,name,py_val,ctype,some_param=True):
        self.name = name
        self.py_val = py_val
        self.ctype = ctype
        self.some_param = some_param

    def convert_to_ctypes(self):
        ctype_converter = getattr(ctypes,self.ctype)
        self.c_val = ctype_converter(self.py_val)
        return self.c_val

    def convert_to_python(self):
        self.py_val = self.c_val.value
        return self.py_val


def main():
    R_o = 350
    data = [
            FortranData("R_o",R_o,'c_double',False),
            FortranData("thick",57.15,'c_double',False),
            FortranData("axial_c",100,'c_double',False),
            FortranData("sigy",235.81,'c_double',False),
            FortranData("sigu",619.17,'c_double',False),
            FortranData("RO_alpha",1.49707,'c_double',False),
            FortranData("RO_sigo",235.81,'c_double',False),
            FortranData("RO_epso",0.001336,'c_double',False),
            FortranData("RO_n",6.6,'c_double',False),
            FortranData("Resist_Jic",116,'c_double',False),
            FortranData("Resist_C",104.02,'c_double',False),
            FortranData("Resist_m",0.28,'c_double',False),
            FortranData("pressure",15.51375,'c_double',False),
            FortranData("i_write",0,'c_int',False),
            FortranData("if_flag_twc",0,'c_int',),
            FortranData("i_twc_ll",0,'c_int',),
            FortranData("i_twc_epfm",0,'c_int',),
            FortranData("i_err_code",0,'c_int',),
            FortranData("Axial_TWC_ratio",0,'c_double',),
            FortranData("Axial_TWC_fail",0,'c_int',),
            FortranData("c_max_ll",0,'c_double',),
            FortranData("c_max_epfm",0,'c_double',)
    ]
    obj = wrapper(data)
    obj.run()
    print(obj.output)


if __name__ == "__main__": main()

它不仅仅是R_o的价值;有一些值的组合导致相同的错误（看似没有押韵或理由）。上面的Python中是否有任何内容可能会导致访问冲突，具体取决于传递给DLL的值？

Python版本是3.7.2,32位

Answer 1

我看到代码有两个问题（可能是第三个问题）：

1. 没有指定argtypes（和restype），如[Python 3]: Specifying the required argument types (function prototypes)中所述。在这种情况下会发生很多例子，其中有两个： [SO]: python ctypes issue on different OSes (@CristiFati's answer) [SO]: Python ctypes cdll.LoadLibrary, instantiate an object, execute its method, private variable address truncated (@CristiFati's answer)
2. 这可能是前者的结果（或者至少与之密切相关）。我只能猜测没有Fortran（或更好的：C）函数原型，但无论如何肯定有问题。我假设对于输入数据，事情应该与输出数据相同，因此函数将采用2个数组（相同大小），输入的元素将是void *s（因为它们的类型不一致）。然后，你需要类似的东西（虽然我无法想象Fortran将如何知道哪个元素包含一个int以及哪个包含一个double）：

   in_data (ctypes.c_void_p * len(self.data))()
   for idx, item in enumerate(self.data):
       item.convert_to_ctypes()
       in_data[index] = ctypes.addressof(item.c_val)

3. 既然你是32位，你也应该考虑调用约定（ctypes.CDLL vs ctypes.WinDLL）

但同样，如果没有功能原型，一切都只是猜测。

另外，为什么"MyFunction_".lower()而不是"myfunction_"？