python 与 C 的交互(ctypes库使用)

た入场券 2022-05-31 12:55 208阅读 0赞

# python 与 C 的交互(ctypes库使用) #

> ctypes是Python的一个外部库，可以使用python语言调用已经编译好的C语言函数以及数据类型并进行数据交换等。ctypes的官方文档在[https://docs.python.org/3/library/ctypes.html][https_docs.python.org_3_library_ctypes.html]

### 1. ctypes基本数据类型映射表 ###

![这里写图片描述][70]

### 2. python调用c语言的函数库 ###

1.生成c语言函数

#Step 1:  test.c
    
    #include <stdio.h>
    
    int add(int a, int b)
    {
        return a + b;
    }

2.编译动态链接库生成 libtest.so文件（DLL）

gcc -fPIC -shared test.c -o libtest.so

3.调用DLL文件

#Step 3:  test.py
    from ctypes import *
    
    mylib = CDLL("libtest.so")   或者   cdll.LoadLibrary("libtest.so")   
    add = mylib.add
    add.argtypes = [c_int, c_int]  # 参数类型，两个int（c_int是ctypes类型，见上表）
    add.restype = c_int # 返回值类型，int (c_int 是ctypes类型，见上表）
    sum = add(3, 6)

### 3.指针和引用 ###

对指针实例赋值只会改变其指向的内存地址，而不是改变内存的内容。指针实例有一个contents属性，返回这个指针所指向的对象。

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th>函数</th> 
   <th>说明</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>byref(x [, offset])</td> 
   <td>返回 x 的地址，x 必须为 ctypes 类型的一个实例。相当于 c 的 &amp;x 。 offset 表示偏移量。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>pointer(x)</td> 
   <td>创建并返回一个指向 x 的指针实例， x 是一个实例对象。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>POINTER(type)</td> 
   <td>返回一个类型，这个类型是指向 type 类型的指针类型， type 是 ctypes 的一个类型。</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

from ctype import *  
    i = c_int(1)  
    pi = POINTER(c_int)(i)  
    pi2 = pointer(i)
    print pi.contents  #返回指针指向对象的值
    print pi2.contents

pointer 和 POINTER 的区别是，pointer 返回一个实例，POINTER 返回一个类型。

### 4.结构类型数据 ###

Structures和Unions必须继承Structure和Union基础类，它们都在ctypes模块中定义，每一个子类必须定义个*fields*属性，*fields*是一个二维的tuples列表，包含着每个field的name及type，这field类型必须是一个ctypes类型，如c\_int，或者任何其他的继承ctypes的类型，如Structure, Union, Array, 指针等。

from ctypes import *  
    import types  
    class Test(Structure):  
        _fields_ = [('x', c_int),  
                    ('y', c_char)]  
    test1 = Test(1, 2)

如结构体用于链表操作，即包含指向结构体指针时，则需如下定义

from ctypes import *  
    import types  
    class Test(Structure):  
        pass  
    Test._fields_ = [('x', c_int),  
                    ('y', c_char),  
                    ('next', POINTER(Test))]

参考文献：  
1. [http://blog.csdn.net/jsky\_studio/article/details/38597655][http_blog.csdn.net_jsky_studio_article_details_38597655]  
2. [http://blog.csdn.net/linda1000/article/details/12623527][http_blog.csdn.net_linda1000_article_details_12623527]  
3. [https://www.cnblogs.com/night-ride-depart/p/4907613.html][https_www.cnblogs.com_night-ride-depart_p_4907613.html]

需要指出：以上部分文字及代码引用自参考文献，如有疑问，可到参考文献中查看详细解释。

[https_docs.python.org_3_library_ctypes.html]: https://docs.python.org/3/library/ctypes.html
[70]: /images/20220531/fc30889bc90448a4806b212c8598d7a4.png
[http_blog.csdn.net_jsky_studio_article_details_38597655]: http://blog.csdn.net/jsky_studio/article/details/38597655
[http_blog.csdn.net_linda1000_article_details_12623527]: http://blog.csdn.net/linda1000/article/details/12623527
[https_www.cnblogs.com_night-ride-depart_p_4907613.html]: https://www.cnblogs.com/night-ride-depart/p/4907613.html