python调用第三方动态库(附代码)

摘要

本文讲述python混合编程之调用动态库

引言

python因为良好的编码性和扩展库正被大规模的使用,但他有两个缺点:1、代码可见;2、执行效率低,于是在实际应用中经常会把高效和核心代码用C/C++实现,业务部分用python实现。这就需要进行混合编程,本文对python调用动态库的方法及注意事项进行记录

主题

python标准库函数中提供了调用动态库的包————ctypes

加载动态库

  • 查找动态库ctypes.util.find_library
  • 根据动态库调用方式的不同,可以分为cdeclstdcall两种,这两种方式的主要区别见下表。后面的例子以cdecl调用方式为例,stdcall类同。
调用标准 内存栈维护者 函数名
cdecl 调用者 前面加下划线,后面加“@”符号和参数的字节数
stdcall 被调用者 在输出函数名前面加下划线

* ctypes加载动态库有两种方式。构造类对象libc = CDLL("libtestlib.dll")和实例化instancelibc = cdll.LoadLibrary("libtestlib.dll")。这两种方式都会返回一个动态库操作的句柄,以供后面使用

类型

  • 常规参数类型

C常规参数类型与ctypes、python类型对应关系表如下:

C type ctypes type Python type
_Bool c_bool bool (1)
char c_char 1-character bytes object
wchar_t c_wchar 1-character string
char c_byte int
unsigned char c_ubyte int
short c_short int
unsigned short c_ushort int
int c_int int
unsigned int c_uint int
long c_long int
unsigned long c_ulong int
__int64 or long long c_longlong int
unsigned __int64 or unsigned long long c_ulonglong int
size_t c_size_t int
ssize_t or Py_ssize_t c_ssize_t int
float c_float float
double c_double float
long double c_longdouble float
char * (NUL terminated) c_char_p bytes object or None
wchar_t * (NUL terminated) c_wchar_p string or None
void * c_void_p int or None

* 指针
* 弱引用指针byref(),这种方式速度更快
* 强指针pointer()
* c_types定义的指针c_char_pc_wchar_pc_void_p不可修改,如果需要在C函数中被修改,需要使用函数create_string_buffer()创建可变内存
* 用指针的value属性获取指针指向的内容

  • 结构体/联合体
    • 通过构建类继承Structure/Union来实现结构体的定义,把结构体属性组合成元组数组放在类中的_fields属性中。关于结构体的其它特性(对齐、指针嵌套、位域等)请参照官网

      class POINT(Structure):
      _fields_ = [("x", c_int),
      ("y", c_int)]
      class RECT(Structure):
      _fields_ = [("upperleft", POINT),
      ("lowerright", POINT)]
  • 数组直接使用类型 * 元素个数的方式来定义,如array = c_int * 10

  • 函数指针(回调函数)CFUNCTYPE

    • 使用注释的方式一次定义

      @CFUNCTYPE(c_int, c_int)
      def py_cb_func(a):
          print("py_cb_func", str(a))
          return a + 1
    • 标准方式

      
      # 定义c_types类型
      
      PY_CB_FUNC = CFUNCTYPE(c_int, c_int)
      def py_cb_func(a):
          print("py_cb_func", str(a))
          return a + 1
      cb_func = PY_CB_FUNC(py_cmp_func)

函数

  • 函数入参声明libtest.parm_int.argtypes = [c_int],做了函数声明后,会在python调用时对参数格式进行检查
  • 函数返回值类型声明libtest.parm_int.restype = c_int,做了函数声明后,会在python调用时对参数格式进行检查
  • 函数调用ret = libtest.parm_int(c_int(1))

实例

我专门针对c_types调用动态库写了一个实例。实例包括两个部分
- 用C实现的动态库代码。主要从入参类型、返回值类型、回调函数调用三个方面实现及提供接口
- 用python实现的对动态库调用代码。用于调用动态库的所有接口

附录

参考


  • python标准库
  • ctypes官方文档

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