带位字段的Python Ctypes结构与C中的结构具有不同的内存布局

我必须回答有关Ctypes以及它们定义结构的方式的具体问题。为了给你一点上下文，请考虑下面的C中的例子，它定义了一个结构：<强>位字段:

#include <stdint.h>
#include <stdio.h>

struct Version
{
    uint8_t  n1;
    uint8_t  n2;
    uint32_t n3:16;
} vv;

int main(void)
{
    vv.n1 = 0xab;
    vv.n2 = 0xef;
    vv.n3 = 0x1234;

    uint8_t* ptr = (uint8_t*)(&vv);
    printf("size %u\n", sizeof(vv));
    for (int i = 0; i < sizeof(vv); ++i) printf("%2x ", ptr[i]);
    printf("\n");
    
    return 0;
}

在这之前一切都很好，但当我使用ctypes在python中编写等效结构时，我得到了一个不同的定义：

from ctypes import *


class Version(Structure):
    _fields_ = [
        ('n1', c_uint8, 8),
        ('n2', c_uint8, 8),
        ('n3', c_uint32, 16),
    ]


vv = Version()
vv.n1 = 0xab
vv.n2 = 0xef
vv.n3 = 0x1234

print('bytes', bytes(vv).hex())
print('size', sizeof(vv))

因为ctypes结构使用5个字节而不是4个字节（这是C选择的）

如果我将python中的

n3

类型从

c_uint32

更改为

c_uint16

，它似乎与用c编写的代码具有相同的布局：

class Version(Structure):
    _fields_ = [
        ('n1', c_uint8, 8),
        ('n2', c_uint8, 8),
        ('n3', c_uint16, 16),
    ]
...

$ python sample.py
bytes abef3412
size 4

如果我将所有内容更改为

c_uint32

，则得到相同的结果：

class Version(Structure):
    _fields_ = [
        ('n1', c_uint32, 8),
        ('n2', c_uint32, 8),
        ('n3', c_uint32, 16),
    ]
...

$ python sample.py
bytes abef3412
size 4

问题

如果Ctypes本机使用c库，为什么会得到不同的结果

为什么在第一个python代码片段中我得到了一个额外的字节？我可以理解它是否是4的倍数，但为什么是5字节

为什么python中最后两个版本的结构定义似乎与C兼容

更新 我打开了一个问题，因为它看起来像一个bug，我将继续用任何更新更新此帖子。

Hm

这里（）它说

位字段仅适用于整数字段，位宽度指定为字段元组中的第三项：

那么，您可能必须对位字段使用type

c_int

这里的sizeof可能正在按值传递struct，这是ctypes不支持的

嗯

这里（）它说

位字段仅适用于整数字段，位宽度指定为字段元组中的第三项：

那么，您可能必须对位字段使用type

c_int

这里的sizeof可能正在按值传递struct，这是ctypes不支持的

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您好，谢谢您的回复。doc表示整型字段，而我的POV没有明确地表示c_int，因此任何其他类型仍然可以。现在，如果我使用c_int，它可以工作，并且与我的第三个例子（我使用c_int32）相同，因为c_int32可能是c_int的别名，具体取决于平台类ctypes.c_int32表示c32位有符号int数据类型。通常是c_int的别名。“嗨，谢谢你的回复。doc表示整型字段，而我的POV没有明确地表示c_int，因此任何其他类型仍然可以。现在，如果我使用c_int，它可以工作，并且与我的第三个例子（我使用c_int32）相同，因为c_int32可能是c_int的别名，具体取决于平台类ctypes.c_int32表示c32位有符号int数据类型。通常是c_int的别名。“这个问题似乎与pragmas有关，但没有。我也会继续跟进。这个问题似乎与布拉格有关，但没有布拉格。我也会尝试跟进。

class Version(Structure):
    _fields_ = [
        ('n1', c_uint32, 8),
        ('n2', c_uint32, 8),
        ('n3', c_uint32, 16),
    ]
...

$ python sample.py
bytes abef3412
size 4