python - 具有 Ctypes 的独立 CDLL 库实例

Question

我正在尝试使用 ctypes 并两次加载相同的编译 Fortran 库，这样我就有了它的两个独立实例，这样库包含的任何模块变量都不会存储在相同的内存位置。所描述的一般解决方案（例如，此处：https ://mail.python.org/pipermail/python-list/2010-May/575368.html ）是提供库的完整路径，而不仅仅是其名称。但是，我无法让它像这样工作。这是一个演示问题的最小工作示例：

测试.f90：

module test
    use iso_c_binding, only: c_int
    implicit none
    integer :: n
contains
    integer(c_int) function get() bind(c, name='get')
        get = n
    end function get

    subroutine set(new_n) bind(c, name='set')
        integer(c_int), intent(in) :: new_n
        n = new_n
    end subroutine set
end module test

测试.py：

import os
from ctypes import cdll, c_int, byref

if __name__ == '__main__':
    lib1 = cdll.LoadLibrary(os.path.abspath('test.so'))
    lib2 = cdll.LoadLibrary(os.path.abspath('test.so'))

    lib1.set(byref(c_int(0)))
    lib2.set(byref(c_int(1)))

    print(lib1.get())

Fortran 库是使用以下命令编译的：

gfortran -shared -fPIC -o test.so test.f90

当我运行时，python test.py我得到1输出，而我想得到0. 有谁知道如何使这项工作？

标签： pythonfortranctypes

Answer 1

ctypes（[Python 3]：ctypes - Python 的外部函数库）使用dlopen加载库（在Nix上） 。根据[man7]： DLOPEN(3)：

如果使用dlopen()再次加载相同的共享对象，则返回相同的对象句柄。动态链接器维护对象句柄的引用计数，因此在对动态加载的共享对象调用dlclose()的次数与dlopen()对它成功的次数相同之前，不会释放动态加载的共享对象。

我准备了一个小例子。

dll.c：

#if defined(_WIN32)
#  define DLL_EXPORT __declspec(dllexport)
#else
#  define DLL_EXPORT
#endif


static int val = -1;


DLL_EXPORT int get() {
    return val;
}


DLL_EXPORT void set(int i) {
    val = i;
}

代码.py：

#!/usr/bin/env python3

import sys
import os
import shutil
import ctypes


DLL0_NAME = "./dll0.so"
DLL1_NAME = "./dll1.so"
DIR0_NAME = "dir0"


def get_dll_funcs(dll):
    get_func = dll.get
    get_func.argtypes = None
    get_func.restype = ctypes.c_int
    set_func = dll.set
    set_func.argtypes = [ctypes.c_int]
    set_func.restype = None
    return get_func, set_func


def main():
    os.makedirs(DIR0_NAME, exist_ok=True)
    shutil.copy(DLL0_NAME, DIR0_NAME)
    shutil.copy(DLL0_NAME, DLL1_NAME)

    dll_names = [DLL0_NAME, os.path.abspath(DLL0_NAME), os.path.join(DIR0_NAME, DLL0_NAME), DLL1_NAME]
    dlls = [ctypes.CDLL(item) for item in dll_names]

    for idx, dll in enumerate(dlls):
        print("Item {:d} ({:s}) was loaded at {:08X}".format(idx, dll_names[idx], dll._handle))
        set_func = get_dll_funcs(dll)[1]
        set_func(idx * 10)

    for idx, dll in enumerate(dlls):
        get_func = get_dll_funcs(dll)[0]
        print("Item {:d} get() returned {: d}".format(idx, get_func()))


if __name__ == "__main__":
    print("Python {:s} on {:s}\n".format(sys.version, sys.platform))
    main()

输出：

[cfati@cfati-ubtu16x64-0:~/Work/Dev/StackOverflow/q054243176]> ls
code.py  dll.c
[cfati@cfati-ubtu16x64-0:~/Work/Dev/StackOverflow/q054243176]> gcc -o dll0.so -shared dll.c
[cfati@cfati-ubtu16x64-0:~/Work/Dev/StackOverflow/q054243176]> ls
code.py  dll0.so  dll.c
[cfati@cfati-ubtu16x64-0:~/Work/Dev/StackOverflow/q054243176]> ./code.py
Python 3.5.2 (default, Nov 12 2018, 13:43:14)
[GCC 5.4.0 20160609] on linux

Item 0 (./dll0.so) was loaded at 02437A80
Item 1 (/home/cfati/Work/Dev/StackOverflow/q054243176/dll0.so) was loaded at 02437A80
Item 2 (dir0/./dll0.so) was loaded at 02438690
Item 3 (./dll1.so) was loaded at 02438EF0
Item 0 get() returned  10
Item 1 get() returned  10
Item 2 get() returned  20
Item 3 get() returned  30

从输出中可以看出（还要注意_handle属性），尝试多次加载相同的.dll（通过其路径）（在Win上的行为相同）：

• 如果位于同一路径中（即使指定不同），实际上不会再次加载它，它只是增加其引用计数
• 如果其名称或位置不同，则重新加载

简而言之，要回答您的问题：只需以不同的名称复制它并加载它。