
理解 ctypes 结构体与指针
ctypes 是 Python 的一个外部函数库,它允许 Python 代码直接与 C 语言编写的动态链接库进行交互。在 ctypes 中,我们可以定义与 C 结构体相对应的 ctypes.Structure。当结构体成员包含 ctypes.POINTER 类型时,这意味着该字段存储的是一个内存地址,指向结构体外部的、由 C 或 ctypes 管理的另一块数据。
例如,一个 Group 结构体可能包含一个 ChSize 数组(存储每个通道的数据长度)和一个 DataChannel 数组(存储指向浮点数数据的指针):
import ctypes as ct
class Group(ct.Structure):
_fields_ = (('ChSize', ct.c_uint32 * 9),
('DataChannel', ct.POINTER(ct.c_float) * 9),
('TriggerTimeLag', ct.c_uint32),
('StartIndexCell', ct.c_uint16))在这个 Group 结构体定义中:
- ChSize: 一个包含 9 个 c_uint32 整数的数组,用于存储每个数据通道的实际数据长度。
- DataChannel: 一个包含 9 个 ct.POINTER(ct.c_float) 的数组,每个元素都是一个指针,指向一个 c_float 类型的浮点数序列。
- TriggerTimeLag 和 StartIndexCell: 简单的值类型字段,它们的值直接存储在结构体内部。
深拷贝的挑战
对于包含 POINTER 类型字段的 ctypes.Structure,标准的浅拷贝(例如 copy.copy() 或 Group.from_buffer_copy(self))只会复制结构体本身及其值类型字段。POINTER 字段中存储的内存地址会被直接复制,这意味着新旧结构体中的指针将指向同一块外部内存。如果原始结构体指针指向的数据被修改,副本中的数据也会随之改变,这与深拷贝“完全独立”的语义不符。
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因此,为了实现真正的深拷贝,我们不仅需要复制结构体本身,还需要为每个 POINTER 字段所指向的外部数据分配新的内存,并将原始数据复制到新内存中,然后更新副本结构体中的指针以指向这些新分配的内存。
实现自定义深拷贝方法
为了正确地深拷贝 Group 结构体,我们需要










