python中的ctypes庫初探

python ctypes

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• 1 Python中調用C語言庫

1 Python中調用C語言庫

Python中提供了ctypes標準庫，用來調用C語言庫中的函數。

1. 加載dll C語言函數存在不同的調用約定，常見的有stdcall和cdecl，這兩種調用約定在Python中的調用函數需要區分:
   • stdcall的加載方式: dll = windll.LoadLibrary("dllpath") dll = WinDLL("dllpath")
   • cdecl的加載方式: dll = cdll.LoadLibrary("dllpath") dll = CDLL("dllpath")
2. 調用函數，傳入參，返回值 C函數通過參數讀取值，做處理後通過返回值傳回。

   #include <stdlib.h>
   // file add.c
   #include <stdio.h>
   
   int add(const int a, const int b)
   {
       return a+b;
   }
   
   

   把C函數編譯爲.so庫，執行一下命令： gcc -shared -fPIC -o libadd.so add.c

   from ctypes import *
   
   dll = CDLL("./libadd.so")
   
   print("add(1,2) = ", dll.add(1, 2))
   
   

   執行Python命令，查看執行情況: python3 ./add.py add(1,2) = 3

3. C函數通過參數傳出值，即參數是指針的情況 C語言指針概念在ctypes中用pointer對應，如下示例:

   #include <stdlib.h>
   // file add.c
   #include <stdio.h>
   
   int add(const int a, const int b)
   {
       return a+b;
   }
   
   
   int add2(const int a, const int b, int *c)
   {
       if (NULL != c)
           *c = a+b;
   
       return a+b;
   }
   

   add2函數傳入指針，並可通過指針輸出值。 python調用函數如下:

   from ctypes import *
   
   dll = CDLL("./libadd.so")
   
   print("add(1,2) = ", dll.add(1, 2))
   
   out = c_int(0)
   ptr = pointer(out)
   
   out.value = 100
   print("out.value = ", out.value)
   dll.add2(2,3,ptr)
   print("add2(2, 3) = ", out.value)
   
   

   python3 ./add.py add(1,2) = 3 out.value = 100 add2(2, 3) = 5

4. 參數是結構體指針 結構體通過繼承Structure類實現，各字段通過_{field定義，示例如下}:

   typedef struct
   {
       int x;
       int y;
   } Point;
   
   
   int add3(const Point a, const Point b, Point *c)
   {
       if (NULL == c)
           return 255;
       c->x = a.x + b.x;
       c->y = a.y + b.y;
       return 0;
   }
   
   

   Python中的定義如下:

   class Point(Structure):
       _fields_ = ("x", c_int), ("y", c_int)
       def __repr__(self):
           return "(%d, %d)" % (self.x, self.y)
   
   p1 = Point(1,2)
   p2 = Point(5, 8)
   p3 = Point(0,0)
   ptr_p3 = pointer(p3)
   
   dll.add3(p1,p2,ptr_p3)
   print("add3(p1,p2) = ", p3)
   
   

   其中__repr__{是python的內置函數，這個是類的展示函數，相當於java語言中的toString}()函數。

5. 入參char*指針

   int pr(const char *name, char *out)
   {
       printf("Hello, %s\n", name);
       sprintf(out, "Hello, %s\n", name);
       return 0;
   }
   
   

   • 方法1

     sbuf = create_string_buffer(b'robin')
     out  = create_string_buffer(100)
     dll.pr(sbuf, out)
     print("1--", out.value)
     
     

   • 方法2

     sbuf2 = b'\0'*10
     pStr = c_char_p()
     pStr.value = sbuf2
     dll.pr(b'John', pStr)
     print("2--", sbuf2)
     
     

   • 方法3

     sbuf3 = b'\0'*20
     dll.pr(b'Rich', sbuf3)
     print("3--", sbuf3)
     
     

6. 字節序處理 _{fields定義的每個參數的類型後面可以定義bit位，示例如下}:

   int swap32(const int x)
   {
       return htonl(x);
   }
   
   

   Python中測試字節序如下:

   class Int(Structure):
       _fields_ = [("uint8_0", c_int, 8),
                   ("uint8_1", c_int, 8),
                   ("uint8_2", c_int, 8),
                   ("uint8_3", c_int, 8)]
   
       def __init__(self, i):
           i0 = i & 0xFF
           i1 = (i >> 8) & 0xFF
           i2 = (i >> 16) & 0xFF
           i3 = (i >> 24) & 0xFF
           super().__init__(i0,i1,i2,i3)
   
       def __repr__(self):
           return "0x%08X" % ((self.uint8_3<<24) + \
               (self.uint8_2<<16) + \
               (self.uint8_1<<8) + \
               (self.uint8_0))
   
   
   i = Int(0x12345678)
   i_big = dll.swap32(i)
   print( i, "0x%08X" % i_big)
   
   

   這裏使用Int主要是爲了測試bit的定義，這個用例用Python內置的int類型i_big=dll.swap32(0x12345678)就可以。

Date: 2013-07-28 17:56:36 中國標準時間

Author:

Org version 7.8.11 with Emacs version 24

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