为什么可以使用python 3中的ctype修改不可变字节对象？

Question

字节对象是不可变的。它不支持项目分配：

>>> bar = b"bar"
>>> bar[0] = b"#"
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
TypeError: 'bytes' object does not support item assignment

str对象也是不可变的：

>>> bar = "bar"
>>> bar[0] = "#"
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
TypeError: 'str' object does not support item assignment

可以用ctype修改字节对象，而对str对象则不可能这样做。你能解释一下为什么吗？请看下面的例子。

c代码

char* foo(char *bar) {
    bar[0] = '#';
    return bar;
}

c #代码编译

gcc -shared -o clib.so -fPIC clib.c

字节尝试

python代码

import ctypes

clib = ctypes.CDLL('./clib.so')

bar = b"bar"
print("Before:", bar, id(bar))

clib.foo(bar)
print("After: ", bar, id(bar))

python代码输出

Before: b'bar' 140451244811328
After:  b'#ar' 140451244811328

str企图

str对象在Python 3中也是不可变的，但是与字节对象不同，不可能用ctype修改它。

python代码

import ctypes

clib = ctypes.CDLL('./clib.so')

bar = "bar"
print("Before:", bar, id(bar))

clib.foo(bar)
print("After: ", bar, id(bar))

python代码输出

Before: bar 140385853714080
After:  bar 140385853714080

Answer 1

Python3中的str被抽象为Unicode，根据字符串中使用的最高Unicode字符，可以将每个字符串存储为1-、2-或4字节。若要将字符串传递给C函数，必须将其转换为特定的表示形式。在这种情况下，ctypes将转换后的临时缓冲区传递给C，而不是原始缓冲区。如果您的原型函数不正确，或者将不可变对象发送到更改内容的函数，ctypes可能会崩溃和损坏Python，在这些情况下，用户应该小心。

在bytes情况下，ctypes传递指向其字节内部缓冲区的指针，但并不期望对其进行修改。考虑：

a = b'123'
b = b'123'

由于bytes是不可变的，所以Python可以在a和b中存储相同的引用。如果将b传递给ctypes-wrapped函数并对其进行修改，它也可能破坏a。

直接从ctypes文档

但是，您应该小心，不要将不可变对象传递给期望指向可变内存的指针的函数。如果您需要可变的内存块，ctype有一个create_string_buffer()函数，它以各种方式创建这些块.