Python使用ctypes读写含c_char_p的结构体触发段错误问题

• ctypes.c_char_p 本质是指针类型，存储的是字符串在当前进程内存空间的虚拟地址，而非字符串本身的内容。你将结构体写入文件时，实际持久化到磁盘的只有这个地址数值，不是b"Hello world"的实际字节内容。
• 写入后立即读取能正常运行是巧合：此时当前进程内该地址对应的字符串内存还未被系统回收，刚好可以访问到原有内容。一旦进程退出后重新运行、或直接删除写入逻辑单独运行读取代码，旧的地址在新的进程内存空间中完全是无效地址，访问非法内存直接触发段错误。
• c_char/c_wchar属于值类型，内容直接存储在结构体自身的内存块中，序列化到文件时会写入实际的字符值，因此读写都不会有问题。

根据你的使用场景可以选择以下两种方案：

方案1：使用固定长度字符数组（推荐，适合字符串长度可控场景） #

将结构体中的c_char_p替换为固定长度的c_char数组，字符串内容会直接存储在结构体内存中，可直接序列化/反序列化：

import ctypes

class A(ctypes.Structure):
    _pack_ = 1
    # 假设字符串最大长度不超过100字节，可根据实际需求调整长度
    _fields_ = [("x", ctypes.c_char * 100)]

# 写入逻辑
test_char = b"Hello world"
with open("test.struct", "wb+") as f:
    root = A(test_char)
    f.write(root)

# 读取逻辑
with open("test.struct", "rb+") as f:
    lii = A()
    f.readinto(lii)
    print(lii.x.value) # 输出b'Hello world'

方案2：自定义序列化逻辑（适合字符串长度不固定场景） #

如果字符串长度波动大，不要直接写入整个结构体，单独处理字符串的序列化：

import ctypes, struct

class A(ctypes.Structure):
    _pack_ = 1
    _fields_ = [("x", ctypes.c_char_p)]

# 写入逻辑
test_char = b"Hello world"
with open("test.struct", "wb+") as f:
    # 先写入字符串长度，再写入字符串实际字节
    f.write(struct.pack("<I", len(test_char)))
    f.write(test_char)

# 读取逻辑
with open("test.struct", "rb+") as f:
    # 先读4字节的长度，再读对应长度的字符串
    str_len = struct.unpack("<I", f.read(4))[0]
    str_content = f.read(str_len)
    lii = A(str_content)
    print(lii.x) # 输出b'Hello world'

内容的提问来源于stack exchange，提问作者user16070621