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PavelDev
Asked: 2025-02-05 21:18:11 +0800 CST

如何使我的数据类与 ctypes 兼容并且不丢失“dunder”方法？

  • 772

考虑一个简单的数据类：

from ctypes import c_int32, c_int16
from dataclasses import dataclass

@dataclass
class MyClass:
    field1: c_int32
    field2: c_int16

根据文档，如果我们想使这个数据类兼容ctypes，我们必须像这样定义它：

import ctypes
from ctypes import Structure, c_int32, c_int16, sizeof
from dataclasses import dataclass, fields

@dataclass
class MyClass(ctypes.Structure):
    _pack_ = 1
    _fields_ = [("field1", c_int32),("field2", c_int16)]

print(ctypes.sizeof(MyClass))

但不幸的是，这个定义剥夺了我们数据类的便捷特性，即所谓的“dunder”方法。例如，constructor( __init__()) 和 string representative( __repr__()) 变得不可用：

inst = MyClass(c_int32(42), c_int16(43)) # will give error

问：在不丢失“dunder”方法的情况下，使数据类与 ctypes 兼容的最优雅和最惯用的方法是什么？

如果我们问我，这段代码乍一看似乎是可行的：

@dataclass
class MyClass(ctypes.Structure):
    field1: c_int32
    field2: c_int16
    _pack_ = 1

MyClass._fields_ = [(field.name, field.type) for field in fields(MyClass)]  #_pack_ is skipped

由于我是初学者，我不确定这段代码是否不会导致一些其他不明显的问题。

python

2 个回答

  1. Best Answer

    ctypes.Structure 和 dataclass 都具有一些类似的功能 - 但都不是明确为了与其他合作而构建的 - 因此我们必须制作这个桥接代码。

    首先，dataclass装饰器总是会尽量减少对类已有功能的破坏。由于Structurealready 提供了一种__init__方法，并且该方法可行，因此我们必须告诉 dataclass 将其保留在原处 - 只需将init=False 参数传递给即可dataclass：Structure 以这种方式创建的类将起作用，但不会有__repr__ - dataclass 需要注释字段才能了解其内容。

    下面的装饰器可以代替@dataclass：

    def sdataclass(cls=None,/, **kwargs):
    if cls is None:
        return lambda cls: sdataclass(cls, **kwargs)
    dataclassdeco = dataclass(init=False, **kwargs)
    cls.__annotations__ =  dict(cls._fields_)
    return dataclassdeco(cls)

@sdataclass
class S(ctypes.Structure):
    _fields_ = [("field1", ctypes.c_uint8),]
    _pack_ = 1

    装饰器内部的少量逻辑只是为了能够将额外的参数传递给原始dataclass调用——唯一重要的事情是设置字段.__annotation__ 并将init=False参数传递给数据类。

    但是，当注释语法到位时，数据类的出现时间比结构晚，并且声明类字段比使用_fields_参数更方便。反向装饰器可以做你在问题第二部分中所做的事 - 只需传递init=False装饰器。

    （我不确定是否_pack_可以在创建类后进行设置 - 请测试功能）

    import ctypes
from dataclasses import fields, dataclass

def sdataclass(cls=None,/, **kwargs):
    if cls is None:
        return lambda cls: sdataclass(cls, **kwargs)
    # Allow the pack information to be passed
    # in the decorator:
    pack = kwargs.pop("pack", True)
    dataclassdeco = dataclass(init=False, **kwargs)
    cls = dataclassdeco(cls)
    cls._fields_ = [(field.name, field.type) for field in fields(cls)]
    cls._pack_ = pack
    return cls

...

@sdataclass
class S(ctypes.Structure):
    field1: ctypes.c_uint8
    field2: ctypes.c_uint16

    当然，ctypes 结构有一些额外的功能，比如允许创建位域 - 这还不够 - 但它应该足以组成复杂的结构，而无需使用前向声明。

    • 1

  2. __repr__另一个选择是使用defined 而不是 use来定义基类dataclass。下面也处理类继承：

    import ctypes as ct

# Base class to add __repr__ support to ctypes Structure.
class RStructure(ct.Structure):
    def __repr__(self):
        # Name of class instance
        name = self.__class__.__name__
        # collect _fields_ from base classes and join them
        # as comma-separated "param=value"
        args = ', '.join([f'{p}={getattr(self, p)!r}'
                             for cls in reversed(self.__class__.mro()) if hasattr(cls, '_fields_')
                             for p, _ in cls._fields_ if not p.startswith('_')])
        return f'{name}({args})'

class MyClass(RStructure):
    _pack_ = 1
    _fields_ = (('field1', ct.c_int32),
                ('field2', ct.c_int16))

class MyClass2(MyClass):
    _pack_ = 1
    _fields_ = (('field3', ct.c_int32),
                ('field4', ct.c_int16))

print(ct.sizeof(MyClass2))
inst = MyClass2(42, 43, 44, 45)
print(inst)

    输出：

    12
MyClass2(field1=42, field2=43, field3=44, field4=45)
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