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参考资料
https://docs.Python.org/2.7/library/ctypes.htmlhttp://www.xuebuyuan.com/Linux/2016-12/137761.htm
ctypes简介
一直对不同语言间的交互感兴趣，python和C语言又深有渊源，所以对python和c语言交互产生了兴趣。最近了解了python提供的一个外部函数库 ctypes, 它提供了C语言兼容的几种数据类型，并且可以允许调用C编译好的库。这里是阅读相关资料的一个记录，内容大部分来自官方文档。
数据类型
ctypes 提供了一些原始的C语言兼容的数据类型，参见下表,其中第一列是在ctypes库中定义的变量类型，第二列是C语言定义的变量类型，第三列是Python语言在不使用ctypes时定义的变量类型。
| ctypes type | C type | Python type ||--------------+----------------------------------------+----------------------------|| c_bool | _Bool | bool (1) || c_char | char | 1-character string || c_wchar | wchar_t | 1-character unicode string || c_byte | char | int/long || c_ubyte | unsigned char | int/long || c_short | short | int/long || c_ushort | unsigned short | int/long || c_int | int | int/long || c_uint | unsigned int | int/long || c_long | long | int/long || c_ulong | unsigned long | int/long || c_longlong | __int64 or long long | int/long || c_ulonglong | unsigned __int64 or unsigned long long | int/long || c_float | float | float || c_double | double | float || c_longdouble | long double | float || c_char_p | char * (NUL terminated) | string or None || c_wchar_p | wchar_t * (NUL terminated) | unicode or None || c_void_p | void * | int/long or None |
创建简单的ctypes类型如下:
>>> c_int()c_long(0)>>> c_char_p("Hello, World")c_char_p('Hello, World')>>> c_ushort(-3)c_ushort(65533)>>>
使用 .value 访问和改变值:
>>> i = c_int(42)>>> print ic_long(42)>>> print i.value42>>> i.value = -99>>> print i.value-99>>>
改变指针类型的变量值:
>>> s = "Hello, World">>> c_s = c_char_p(s)>>> print c_sc_char_p('Hello, World')>>> c_s.value = "Hi, there">>> print c_sc_char_p('Hi, there')>>> print s # 一开始赋值的字符串并不会改变， 因为这里指针的实例改变的是指向的内存地址，不是直接改变内存里的内容Hello, World>>>
如果需要直接操作内存地址的数据类型：
>>> from ctypes import *>>> p = create_string_buffer(3) # create a 3 byte buffer, initialized to NUL bytes>>> print sizeof(p), repr(p.raw)3 '\x00\x00\x00'>>> p = create_string_buffer("Hello") # create a buffer containing a NUL terminated string>>> print sizeof(p), repr(p.raw) # .raw 访问内存里存储的内容6 'Hello\x00'>>> print repr(p.value) # .value 访问值'Hello'>>> p = create_string_buffer("Hello", 10) # create a 10 byte buffer>>> print sizeof(p), repr(p.raw)10 'Hello\x00\x00\x00\x00\x00'>>> p.value = "Hi">>> print sizeof(p), repr(p.raw)10 'Hi\x00lo\x00\x00\x00\x00\x00'>>>
下面的例子演示了使用C的数组和结构体:
>>> class POINT(Structure): # 定义一个结构，内含两个成员变量 x，y，均为 int 型... _fields_ = [("x", c_int),... ("y", c_int)]...>>> point = POINT(2,5) # 定义一个 POINT 类型的变量，初始值为 x=2, y=5>>> print point.x, point.y # 打印变量2 5>>> point = POINT(y=5) # 重新定义一个 POINT 类型变量，x 取默认值>>> print point.x, point.y # 打印变量0 5>>> POINT_ARRAY = POINT * 3 # 定义 POINT_ARRAY 为 POINT 的数组类型# 定义一个 POINT 数组，内含三个 POINT 变量>>> pa = POINT_ARRAY(POINT(7, 7), POINT(8, 8), POINT(9, 9))>>> for p in pa: print p.x, p.y # 打印 POINT 数组中每个成员的值...7 78 89 9
创建指针实例
>>> from ctypes import *>>> i = c_int(42)>>> pi = pointer(i)>>>>>> pi.contentsc_long(42)>>>
使用cast()类型转换
>>> class Bar(Structure):... _fields_ = [("count", c_int), ("values", POINTER(c_int))]...>>> bar = Bar()>>> bar.values = (c_int * 3)(1, 2, 3)>>> bar.count = 3>>> for i in range(bar.count):... print bar.values[i]...123>>>>>> bar = Bar()>>> bar.values = cast((c_byte * 4)(), POINTER(c_int)) # 这里转成需要的类型>>> print bar.values[0]0>>>
类似于C语言定义函数时，会先定义返回类型，然后具体实现再定义，当遇到下面这种情况时，也需要这么干:
>>> class cell(Structure):... _fields_ = [("name", c_char_p),... ("next", POINTER(cell))]...Traceback (most recent call last): File "<stdin>", line 1, in ? File "<stdin>", line 2, in cellNameError: name 'cell' is not defined>>># 不能调用自己，所以得像下面这样>>> from ctypes import *>>> class cell(Structure):... pass...>>> cell._fields_ = [("name", c_char_p),... ("next", POINTER(cell))]>>>
调用.so/.dll
可以简单地将"so"和"dll"理解成Linux和windows上动态链接库的指代，这里我们以Linux为例。注意，ctypes提供的接口会在不同系统上有出入，比如为了加载动态链接库， 在Linux上提供的是 cdll, 而在Windows上提供的是 windll 和 oledll 。
加载动态链接库
from ctypes import *>>> cdll.LoadLibrary("libc.so.6")<CDLL 'libc.so.6', handle ... at ...>>>> libc = CDLL("libc.so.6")>>> libc<CDLL 'libc.so.6', handle ... at ...>>>>
调用加载的函数
>>> print libc.time(None)1150640792>>> print hex(windll.kernel32.GetModuleHandleA(None))0x1d000000>>>
设置个性化参数
ctypes会寻找 _as_paramter_ 属性来用作调用函数的参数传入，这样就可以传入自己定义的类作为参数，示例如下:
>>> class Bottles(object):... def __init__(self, number):... self._as_parameter_ = number...>>> bottles = Bottles(42)>>> printf("%d bottles of beer\n", bottles)42 bottles of beer19>>>
指定函数需要参数类型和返回类型
用 argtypes 和 restype 来指定调用的函数返回类型。
>>> printf.argtypes = [c_char_p, c_char_p, c_int, c_double]>>> printf("String '%s', Int %d, Double %f\n", "Hi", 10, 2.2)String 'Hi', Int 10, Double 2.20000037>>>>>> strchr = libc.strchr>>> strchr("abcdef", ord("d"))8059983>>> strchr.restype = c_char_p # c_char_p is a pointer to a string>>> strchr("abcdef", ord("d"))'def'>>> print strchr("abcdef", ord("x"))None>>>
这里我只是列出了 ctypes 最基础的部分，还有很多细节请参考官方文档。
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