Question

我有一些简单的代码将两个size_t加在一起：

#include <stdlib.h>

extern "C" __declspec(dllexport) size_t _cdecl add(size_t x, size_t y)
{
    return x + y;
}

（注意：此代码已编译并在64位系统上运行。）

通过Python的ctypes调用该函数并将其传递为c_uint类型的参数（大小为32位而不是64位）时，该函数将按预期工作：

import ctypes

lib = ctypes.cdll['./ctypetest.dll']

add = lib.add

add.restype = ctypes.c_uint
add.argtypes = [ctypes.c_uint, ctypes.c_uint]

add(1, 2) # = 3

作为健全性检查，我验证了uint和size_t的大小是否不同：

>>> ctypes.sizeof(ctypes.c_size_t)
8
>>> ctypes.sizeof(ctypes.c_uint)
4

在给定不同大小的参数的情况下，ctypes如何成功调用此函数？

Answer 1

答案取决于用于编译Python的C编译器的ABI调用约定。

听起来好像您在x86-64 Windows上。¹如果是，则您的系统是基于Microsoft x64 ABI构建的。如果不是，那仍然是一个很好的例子，所以让我们假装你是。稍为简化，²该ABI的调用约定如下所示：

前四个参数存储在寄存器RCX，RDX，R8和R9中。
任何其他参数都被压入堆栈。

因此，您的c_uint参数分别存储在RCX和RDX的低32位中，而每个寄存器的高32位被清除为0。

add函数将RCX和RDX添加为无符号64位整数，其结果恰好是您期望的结果；一切正常。³

但是，假设您使用的是不同的平台，并且使用了不同的ABI。实际上，您的想象力不必走得太远。如果在同一Windows计算机上运行32位程序，则将获得Microsoft IA-32 ABI而不是Microsoft x64。该ABI具有三种不同的调用约定，并且您声明中的_cdecl现在选择这三种之一，

将所有内容推送到堆栈上。

好的，现在c_uint和size_t都是32位，但是我们用c_ushort做同样的事情。

您的Python代码将两个16位值压入堆栈。

add尝试将两个值（如x | (y<<32)中一样）用作其x参数，然后将堆栈上与其相邻的所有内容用作其{{ 1}}参数。所以，您得到的是垃圾。

它甚至会变得更糟。

如果您使用过y，该怎么办？在不执行任何操作的Microsoft x64 ABI中，但在Windows IA-32 ABI中，它指定与_stdcall相同的参数传递顺序，但由被调用方而不是调用方进行堆栈清除。

因此，_cdecl为您生成垃圾后，便清理了堆栈，并期望它的大小不同于您提供的大小，并且……实际上，我认为在这种情况下，您会得到删除它是因为堆栈的参数区域对齐到16个字节的页面，所以清除16个字节而不是8个字节并不重要。但这只是愚蠢的运气。

也有一些平台在 partial 寄存器中传递值。例如，add的Win32s版本IIRC就是这样的：

如果是32位，则为EAX中的第一个参数；如果是16位，则为AX；如果是8位，则为AL。
如果是32位，则为EDX中的第二个参数；如果是16位，则为DX；如果是8位，则为DL。
如果是32位，则为EBX中的第三个参数；如果是16位，则为BX；如果是8位，则为BL。
堆栈上的所有其他内容。

AL只是AX的下半部分。并且将一个字节加载到AL中不会清除高半部分。因此，如果调用一个_fastcall函数想添加两个16位数字，但又想添加两个8位数字又会怎样呢？您将得到_fastcall，x，y和z*256的总和，其中w*256和z就是剩下的东西在w和AH中通过先前的说明操作。

我所有奇怪的示例都来自32位或更小的ABI是有原因的。大多数64位ABI的设计都是较新的，并且不那么随意，并且专门用于使POSIX / C代码和/或Win64 / C代码良好运行，因此它们往往非常相似。例如，System V AMD64 ABI（x86_64上除Windows以外几乎用于所有其他功能），AArch64 ABI（ARM64上几乎用于所有功能）和PowerPC64（PowerPC64上所有功能使用）都具有与Microsoft x64 ABI，除了一组不同的整数参数寄存器和稍微不同的浮点数和填充规则外。但这并不意味着您可以依靠它来安全地获取错误的参数。这只是意味着您很难找到测试系统来检测和调试错误……

_{1。您没有说，但是DH和__declspec通常只出现在Windows代码中。而且您说的是“ 64位系统”，我怀疑您使用的是Itanium还是其他64位平台。}

_{2。浮点数，SSE向量，大于64位的结构，varargs都有一些额外的复杂性。}

_{3。您可能会对_cdecl是0xffffffff + 0xffffffff而不是0x00000001fffffffe感到有些惊讶……但是由于您也误解了0xfffffffe，因此将其截断为32位（而且您使用的是Little-endian系统，并且该系统返回寄存器中的值-如果两个都不正确，则答案为1。），由于这些都是无符号的int，因此会被截断并翻转看起来相同，因此两个错误被抵消，您会看到预期的restype。}

通过Python ctypes调用C函数：为什么将uint传递给期望size_t的函数有效？

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