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Python調用DLL動態鏈接庫——ctypes使用
最近要使用python調用C++編譯生成的DLL動態鏈接庫，因此學習了一下ctypes庫的基本使用。
ctypes是一個用於Python的外部函數庫，它提供C兼容的數據類型，並允許在DLL或共享庫中調用函數。
一、Python調用DLL裏面的導出函數
1.VS生成dll
1.1 新建動態鏈接庫項目
1.2 在myTest.cpp中輸入以下內容：
// myTest.cpp : 定義 DLL 應用程序的導出函數。
//
#include "stdafx.h"
#define DLLEXPORT extern "C" __declspec(dllexport) //放在 #include "stdafx.h" 之後
//兩數相加
DLLEXPORT int sum(int a, int b) {
return a + b;
}
注意：導出函數前面要加 extern "C" __declspec(dllexport) ，這是因爲ctypes只能調用C函數。如果不用extern "C"，構建後的動態鏈接庫沒有這些函數的符號表。採用C++的工程，導出的接口需要extern "C"，這樣python中才能識別導出的函數。
1.3生成dll動態鏈接庫
因爲我的python3是64位的，所以VS生成的dll要選擇64位的，如下所示：
點擊標題欄的 生成 -> 生成解決方案
1.4 查看生成的dll動態鏈接庫
2.Python導入dll動態鏈接庫
用python將動態鏈接庫導入，然後調用動態鏈接庫的函數。爲此，新建main.py文件，輸入如下內容：
from ctypes import *
#----------以下四種加載DLL方式皆可—————————
# pDLL = WinDLL("./myTest.dll")
# pDll = windll.LoadLibrary("./myTest.dll")
# pDll = cdll.LoadLibrary("./myTest.dll")
pDll = CDLL("./myTest.dll")
#調用動態鏈接庫函數
res = pDll.sum(1,2)
#打印返回結果
print(res)
運行結果如下所示：
二、Python調用DLL裏面的實例方法更新全局變量值
1.VS生成dll
1.1 添加 mainClass 類，內容如下：
mainClass.h：
#pragma once
extern int dta;
class mainClass
{
public:
mainClass();
~mainClass();
void produceData();
};
mainClass.cpp：
#include "stdafx.h"
#include "mainClass.h"
int dta = 0;
mainClass::mainClass()
{
}
mainClass::~mainClass()
{
}
void mainClass::produceData() {
dta = 10;
}
1.2 更改 myTest.cpp 內容
myTest.cpp：
#include "stdafx.h"
#define DLLEXPORT extern "C" __declspec(dllexport) //放在 #include "stdafx.h" 之後
#include "mainClass.h"
//返回實例方法裏面更新數據後的值
DLLEXPORT int getRandData() {
mainClass dataClass = mainClass();
dataClass.produceData();
return dta;
}
1.3 生成64位dll
2.Python導入dll動態鏈接庫
明顯可以看出，在C++裏設置的全局變量的值已經從0變爲10了，說明python可以通過調用dll裏面的實例方法來更新全局變量值
三、Python_ctypes 指定函數參數類型和返回類型
前面兩個例子C++動態鏈接庫導出函數的返回類型都是int型，而Python 默認函數的參數類型和返回類型爲 int 型，所以Python 理所當然的 以爲 dll導出函數返回了一個 int 類型的值。但是如果C++動態鏈接庫導出的函數返回類型不是int型，而是特定類型，就需要指定ctypes的函數返回類型 restype 。同樣，通過ctypes給函數傳遞參數時，參數類型默認爲int型，如果不是int型，而是特定類型，就需要指定ctypes的函數形參類型 argtypes 。
接下來，我將舉一個簡單例子來說明一下
myTest.cpp：
#include "stdafx.h"
#define DLLEXPORT extern "C" __declspec(dllexport) //放在 #include "stdafx.h" 之後
#include "mainClass.h"
//返回實例方法裏面更新數據後的值
DLLEXPORT int getRandData() {
mainClass dataClass = mainClass();
dataClass.produceData();
return dta;
}
python代碼：
from ctypes import *
pDll = CDLL("./myTest.dll")
########## 指定 函數的參數類型 #################
pDll.getRandData.argtypes = [c_char_p]
#第一個參數
arg1 = c_char_p(bytes("hello", 'utf-8'))
########## 指定 函數的返回類型 #################
pDll.getRandData.restype = c_char_p
########### 調用動態鏈接庫函數 ##################
res = pDll.getRandData(arg1)
#打印返回結果
print(res.decode()) #返回的是utf-8編碼的數據，需要解碼
或者如下形式：
from ctypes import *
pDll = CDLL("./myTest.dll")
########## 指定 函數的返回類型 #################
pDll.getRandData.restype = c_char_p
########### 調用動態鏈接庫函數 ##################
res = pDll.getRandData(b'hello') # 或者變量.encode()
#打印返回結果
print(res.decode()) #返回的是utf-8編碼的數據，需要解碼
運行結果：
四、Python_ctypes dll返回數組_結構體
在ctypes裏，可以把數組指針傳遞給dll，但是我們無法通過dll獲取到c++返回的數組指針。由於python中沒有對應的數組指針類型，因此，要獲取dll返回的數組，我們需要藉助結構體。
myTest.cpp
#include "stdafx.h"
#define DLLEXPORT extern "C" __declspec(dllexport) //放在 #include "stdafx.h" 之後
#include <string> //使用string類型 需要包含頭文件 <string>
using namespace std; //string類是一個模板類，位於名字空間std中
typedef struct StructPointerTest
{
char name[20];
int age;
int arr[3];
int arrTwo[2][3];
}StructTest, *StructPointer;
//sizeof(StructTest)就是求 struct StructPointerTest 這個結構體佔用的字節數
//malloc(sizeof(StructTest))就是申請 struct StructPointerTest 這個結構體佔用字節數大小的空間
//(StructPointer)malloc(sizeof(StructTest))就是將申請的空間的地址強制轉化爲 struct StructPointerTest * 指針類型
//StructPointer p = (StructPointer)malloc(sizeof(StructTest))就是將那個強制轉化的地址賦值給 p
StructPointer p = (StructPointer)malloc(sizeof(StructTest));
//字符串
DLLEXPORT StructPointer test() // 返回結構體指針
{
strcpy_s(p->name, "Lakers");
p->age = 20;
p->arr[0] = 3;
p->arr[1] = 5;
p->arr[2] = 10;
for (int i = 0; i < 2; i++)
for (int j = 0; j < 3; j++)
p->arrTwo[i][j] = i*10+j;
return p;
}
python代碼：
# 返回結構體
import ctypes
path = r'./myTest.dll'
dll = ctypes.WinDLL(path)
#定義結構體
class StructPointer(ctypes.Structure): #Structure在ctypes中是基於類的結構體
_fields_ = [("name", ctypes.c_char * 20), #定義一維數組
("age", ctypes.c_int),
("arr", ctypes.c_int * 3), #定義一維數組
("arrTwo", (ctypes.c_int * 3) * 2)] #定義二維數組
#設置導出函數返回類型
dll.test.restype = ctypes.POINTER(StructPointer) # POINTER(StructPointer)表示一個結構體指針
#調用導出函數
p = dll.test()
print(p.contents.name.decode()) #p.contents返回要指向點的對象 #返回的字符串是utf-8編碼的數據，需要解碼
print(p.contents.age)
print(p.contents.arr[0]) #返回一維數組第一個元素
print(p.contents.arr[:]) #返回一維數組所有元素
print(p.contents.arrTwo[0][:]) #返回二維數組第一行所有元素
print(p.contents.arrTwo[1][:]) #返回二維數組第二行所有元素
運行結果：
