[编程进阶]ctypes在Python编程中的奇光异彩

一、What is ctypes？

ctypes 是 Python 的外部函数库。它提供了与 C 兼容的数据类型，并允许调用 DLL 或共享库中的函数。可使用该模块以纯 Python 形式对这些库进行封装……

相信你可能会觉得这又是一篇从“入门到精通”类的文章。当然不是的nei～我就是记一下我觉得有价值的东东，你一定也会用得到，而且关注我的小伙伴们自然猜到我们为什么要用ctypes，嘻嘻

详细的介绍可见：https://docs.python.org/zh-cn/3.7/library/ctypes.html

二、进阶之路，就在脚下

1.载入动态连接库

ctypes 导出了 cdll 对象，在 Windows 系统中还导出了 windll 和 oledll 对象用于载入动态连接库。

• cdll 载入按标准的 cdecl 调用协议导出的函数
• windll 导入的库按 stdcall 调用协议调用其中的函数
•  oledll 也按 stdcall 调用协议调用其中的函数，并假定该函数返回的是 Windows HRESULT 错误代码，并当函数调用失败时，自动根据该代码甩出一个 OSError 异常。

因为一些后续工程的原因，我只在Windows下进行了试验：

Python 3.7.6 (tags/v3.7.6:43364a7ae0, Dec 19 2019, 00:42:30) [MSC v.1916 64 bit (AMD64)] on win32
Type "help", "copyright", "credits" or "license" for more information.
>>> import ctypes
>>> print(ctypes.windll.kernel32)

>>> print(ctypes.cdll.msvcrt)

2.调用函数

(1)ctypes.windll.kernel32.VirtualAlloc函数。

VirtualAlloc是Windows提供的API，通常用来分配大块的内存。例如如果想在进程A和进程B之间通过共享内存的方式实现通信，可以使用该函数。不要用该函数实现通常情况的内存分配。该函数的一个重要特性是可以预定指定地址和大小的虚拟内存空间。例如，希望在进程的地址空间中第50MB的地方分配内存，那么将参数 50*1024*`1024 = 52428800 传递给pvAddress，将需要的内存大小传递给dwSize。如果系统有足够大的闲置区域能满足请求，则系统会将该块区域预订下来并返回预订内存的基地址，否则返回NULL。

格式：

LPVOID VirtualAlloc{ 
    LPVOID lpAddress, // 要分配的内存区域的地址 
    DWORD dwSize, // 分配的大小 
    DWORD flAllocationType, // 分配的类型 
    DWORD flProtect // 该内存的初始保护属性 
}; 

ctypes 定义了一些和C兼容的基本数据类型：

ctypes 类型	C 类型	Python 类型
c_bool	_Bool	bool (1)
c_char	char	单字符字节对象
c_wchar	wchar_t	单字符字符串
c_byte	char	整型
c_ubyte	unsigned char	整型
c_short	short	整型
c_ushort	unsigned short	整型
c_int	int	整型
c_uint	unsigned int	整型
c_long	long	整型
c_ulong	unsigned long	整型
c_longlong	__int64 或 long long	整型
c_ulonglong	unsigned __int64 或 unsigned long long	整型
c_size_t	size_t	整型
c_ssize_t	ssize_t 或 Py_ssize_t	整型
c_float	float	浮点数
c_double	double	浮点数
c_longdouble	long double	浮点数
c_char_p	char * (以 NUL 结尾)	字节串对象或 None
c_wchar_p	wchar_t * (以 NUL 结尾)	字符串或 None
c_void_p	void *	int 或 None

 

(2)RtlMoveMemory从指定内存中复制内存至另一内存里 ，语法如下：

VOID RtlMoveMemory(
    VOID UNALIGNED *Destination,
    const VOID UNALIGNED *Source,
    SIZE_T Length
);

Destination ：指向移动目的地址的指针。

Source ：指向要复制的内存地址的指针。

Length ：指定要复制的字节数。

 

(3)CreateProcess

调用时，系统将创建一个进程和一个主线程。CreateThread将在主线程的基础上创建一个新线程，大致做如下步骤：

1. 在内核对象中分配一个线程标识/句柄，可供管理，由CreateThread返回
2. 把线程退出码置为STILL_ACTIVE，把线程挂起计数置1
3. 分配context结构
4. 分配两页的物理存储以准备栈，保护页设置为PAGE_READWRITE，第2页设为PAGE_GUARD
5. lpStartAddr和lpvThread值被放在栈顶，使它们成为传送给StartOfThread的参数
6. 把context结构的栈指针指向栈顶（第5步）指令指针指向startOfThread函数

语法：

hThread = CreateThread(&security_attributes, dwStackSize, ThreadProc,pParam, dwFlags, &idThread) ;

HANDLE CreateThread(
  LPSECURITY_ATTRIBUTES lpThreadAttributes, 　　　　　// pointer to security attributes
  DWORD dwStackSize,　　　　　　　　　　　　　　　　　　// initial thread stack size
  LPTHREAD_START_ROUTINE lpStartAddress, 　　　　　　// pointer to thread function
  LPVOID lpParameter,　　　　　　　　　　　　　　　　　　　// argument for new thread
  DWORD dwCreationFlags,　　　　　　　　　　　　　　　　// creation flags
  LPDWORD lpThreadId　　　　　　　　　　　　　　　　　　// pointer to receive thread ID
);

第一个参数是指向SECURITY_ATTRIBUTES型态的结构的指针。在Windows 98中忽略该参数。在Windows NT中，它被设为NULL。
第二个参数是用于新线程的初始堆栈大小，默认值为0。在任何情况下，Windows根据需要动态延长堆栈的大小。
第三个参数是指向线程函数的指标。函数名称没有限制，但是必须以下列形式声明：DWORD WINAPI ThreadProc (PVOID pParam) ;
第四个参数为传递给ThreadProc的参数。这样主线程和从属线程就可以共享数据。
第五个参数通常为0，但当建立的线程不马上执行时为旗标CREATE_SUSPENDED。线程将暂停直到呼叫ResumeThread来恢复线程的执行为止。
第六个参数是一个指标，指向接受执行绪ID值的变量。