在python中某些时候需要C做效率上的补充,在实际应用中,需要做部分数据的交互。使用python中的ctypes模块可以很方便的调用windows的dll(也包括linux下的so等文件),下面将详细的讲解这个模块(以windows平台为例子),当然我假设你们已经对windows下怎么写一个DLL是没有问题的。
  
引入ctypes库

  1. from ctypes import *

假设你已经有了一个的DLL(名字是add.dll),且该DLL有一个符合cdecl(这里强调调用约定是因为,stdcall调用约定和cdecl调用约定声明的导出函数,在使用python加载时使用的加载函数是不同的,后面会有说明)调用约定的导出函数Add。
建立一个Python文件DllCall.py测试:

  1. from ctypes import *
  2. dll = CDLL("add.dll")
  3. print dll.Add(1, 102)

结果:103 
  
上面是一个简单的例子。下面简单聊一下调用流程: 
1、加载DLL 
上面已经说过,加载的时候要根据你将要调用的函数是符合什么调用约定的。 
stdcall调用约定:两种加载方式

  1. Objdll = ctypes.windll.LoadLibrary("dllpath")
  2. Objdll = ctypes.WinDLL("dllpath")

cdecl调用约定:也有两种加载方式

  1. Objdll = ctypes.cdll.LoadLibrary("dllpath")
  2. Objdll = ctypes.CDLL("dllpath")
  3. /*其实windll和cdll分别是WinDLL类和CDll类的对象。*/

2、调用dll中的方法 
在1中加载dll的时候会返回一个DLL对象(假设名字叫Objdll),利用该对象就可以调用dll中的方法。 
e.g.如果dll中有个方法名字叫Add(注意如果经过stdcall声明的方法,如果不是用def文件声明的导出函数或者extern “C” 声明的话,编译器会对函数名进行修改,这个要注意,我想你们懂的。)
调用:nRet = Objdll.Add(12, 15) 即完成一次调用。 
  
看起来调用似乎很简单,不要只看表象,呵呵,这是因为Add这个函数太简单了,现在假设函数需要你传入一个int类型的指针(int*),可以通过库中的byref关键字来实现,假设现在调用的函数的第三个参数是个int类型的指针。

  1. intPara = c_int(9)
  2. dll.sub(23, 102, byref(intPara))
  3. print intPara.value

如果是要传入一个char缓冲区指针,和缓冲区长度,方法至少有四种:

  1. # 方法1
  2. szPara = create_string_buffer('/0'*100)
  3. dll.PrintInfo(byref(szPara), 100);
  4. print szPara.value
  5. # 方法2
  6. sBuf = 'aaaaaaaaaabbbbbbbbbbbbbb'
  7. pStr = c_char_p( )
  8. pStr.value = sBuf
  9. #pVoid = ctypes.cast( pStr, ctypes.c_void_p ).value
  10. dll.PrintInfo(pStr, len(pStr.value))
  11. print pStr.value
  12. # 方法3
  13. strMa = "/0"*20
  14. FunPrint  = dll.PrintInfo
  15. FunPrint.argtypes = [c_char_p, c_int]
  16. #FunPrint.restypes = c_void_p
  17. nRst = FunPrint(strMa, len(strMa))
  18. print strMa,len(strMa)
  19. # 方法4
  20. pStr2 = c_char_p("/0")
  21. print pStr2.value
  22. #pVoid = ctypes.cast( pStr, ctypes.c_void_p ).value
  23. dll.PrintInfo(pStr2, len(pStr.value))
  24. print pStr2.value

3、C基本类型和ctypes中实现的类型映射表 
ctypes数据类型          C数据类型 
c_char                          char 
c_short                         short 
c_int                             int 
c_long                          long 
c_ulong                        unsign long 
c_float                          float 
c_double                      double 
c_void_p                       void 
对应的指针类型是在后面加上"_p",如int*是c_int_p等等。 
在python中要实现c语言中的结构,需要用到类。 
  
4、DLL中的函数返回一个指针。 
虽然这不是个好的编程方法,不过这种情况的处理方法也很简单,其实返回的都是地址,把他们转换相应的python类型,再通过value属性访问。

  1. pchar = dll.getbuffer()
  2. szbuffer = c_char_p(pchar)
  3. print szbuffer.value

5、处理C中的结构体类型 
为什么把这个单独提出来说呢,因为这个是最麻烦也是最复杂的,在python里面申明一个类似c的结构体,要用到类,并且这个类必须继承自Structure。 
先看一个简单的例子: 
C里面dll的定义如下:

  1. typedef struct _SimpleStruct
  2. {
  3. int    nNo;
  4. float  fVirus;
  5. char   szBuffer[512];
  6. } SimpleStruct, *PSimpleStruct;
  7. typedef const SimpleStruct*  PCSimpleStruct;
  8. extern "C"int  __declspec(dllexport) PrintStruct(PSimpleStruct simp);
  9. int PrintStruct(PSimpleStruct simp)
  10. {
  11. printf ("nMaxNum=%f, szContent=%s", simp->fVirus, simp->szBuffer);
  12. return simp->nNo;
  13. }

Python的定义:

  1. from ctypes import *
  2. class SimpStruct(Structure):
  3. _fields_ = [ ("nNo", c_int),
  4. ("fVirus", c_float),
  5. ("szBuffer", c_char * 512)]
  6. dll = CDLL("AddDll.dll")
  7. simple = SimpStruct();
  8. simple.nNo = 16
  9. simple.fVirus = 3.1415926
  10. simple.szBuffer = "magicTong/0"
  11. print dll.PrintStruct(byref(simple))

上面例子结构体很简单,但是如果结构体里面有指针,甚至是指向结构体的指针,处理起来会复杂很多,不过Python里面也有相应的处理方法,下面这个例子来自网上,本来想自己写个,懒得写了,能说明问题就行:
C代码如下:

  1. typedef struct
  2. {
  3. char words[10];
  4. }keywords;
  5. typedef struct
  6. {
  7. keywords *kws;
  8. unsigned int len;
  9. }outStruct;
  10. extern "C"int __declspec(dllexport) test(outStruct *o);
  11. int test(outStruct *o)
  12. {
  13. unsigned int i = 4;
  14. o->kws = (keywords *)malloc(sizeof(unsigned char) * 10 * i);
  15. strcpy(o->kws[0].words, "The First Data");
  16. strcpy(o->kws[1].words, "The Second Data");
  17. o->len = i;
  18. return 1;
  19. }

Python代码如下:

  1. class keywords(Structure):
  2. _fields_ = [('words', c_char *10),]
  3. class outStruct(Structure):
  4. _fields_ = [('kws', POINTER(keywords)),
  5. ('len', c_int),]
  6. o = outStruct()
  7. dll.test(byref(o))
  8. print o.kws[0].words;
  9. print o.kws[1].words;
  10. print o.len

6、例子 
说得天花乱坠,嘿嘿,还是看两个实际的例子。 
例子1: 
这是一个GUID生成器,其实很多第三方的python库已经有封装好的库可以调用,不过这得装了那个库才行,如果想直接调用一些API,对于python来说,也要借助一个第三方库才行,这个例子比较简单,就是用C++调用win32 API来产生GUID,然后python通过调用C++写的dll来获得这个GUID。
C++代码如下:

  1. extern "C"__declspec(dllexport) char* newGUID();
  2. char* newGUID()
  3. {
  4. static char buf[64] = {0};
  5. statc GUID guid;
  6. if (S_OK == ::CoCreateGuid(&guid))
  7. {
  8. _snprintf(buf, sizeof(buf),
  9. "%08X-%04X-%04X-%02X%02X-%02X%02X%02X%02X%02X%02X",
  10. guid.Data1,
  11. guid.Data2,
  12. guid.Data3,
  13. guid.Data4[0], guid.Data4[1],
  14. guid.Data4[2], guid.Data4[3],
  15. guid.Data4[4], guid.Data4[5],
  16. guid.Data4[6], guid.Data4[7]
  17. );
  18. ::MessageBox(NULL, buf, "GUID", MB_OK);
  19. }
  20. return (char*)buf;
  21. }

Python代码如下:

  1. def CreateGUID():
  2. """
  3. 创建一个全局唯一标识符
  4. 类似:E06093E2-699A-4BF2-A325-4F1EADB50E18
  5. NewVersion
  6. """
  7. try:
  8. # dll path
  9. strDllPath = sys.path[0] + str(os.sep) + "createguid.dll"
  10. dll = CDLL(strDllPath)
  11. b = dll.newGUID()
  12. a = c_char_p(b)
  13. except Exception, error:
  14. print error
  15. return ""
  16. return a.value

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