python使用ctypes调用C编译dll函数方法

1 生成被调用的C dll

1.1 C文件编译为C动态链接库

  • 在windows下,需要配置visual studio的工程设置,将工程编译为dll,细节不在这里赘述
  • gcc环境下,需要编译为.so文件,需要修改makefile的链接参数,这里也不再赘述

1.2 用于外部引用的C函数声明

1.2.1 声明用于作为dll符号给外部调用

在函数声明加入前缀,如
__declspec(dllexport) int Fun(int a, int b)
否则在加载该dll时会提示找不到该符号

在windows下可以通过vs自带的dumpbin工具查看可被调用符号
dumpbin /exports test.dll

1.2.2 C函数的调用规定

C函数在调用过程中关于参数传递和压栈由多种规定,作为dll提供给其他程序调用时,必须明确并统一为同一种调用规定,否则会导致栈破坏,编译器负责具体实现调用规定,主要有以下几种调用规定

调用规定 声明 编译符号修饰 调用规则 说明
_stdcall __declspec(dllexport) int __stdcall fun(int a, int b) _fun@number 参数从右向左入栈,调用者压栈,被调者负责弹栈 win32 API默认调用规则
_cdecl __declspec(dllexport)int __cdecl fun(int a, int b) _fun 参数从右向左入栈,调用者负责压栈和弹栈 C/C++默认调用规则
_fastcall __declspec(dllexport)int __fastcall fun(int a, int b) @fun@number 寄存器和栈共同参数与参数传递 寄存器传参提高性能,难以跨平台

2 ctypes加载dll库接口

python下调用C库有多种方式,ctypes是其中一种比较方便的,调用时首先需要加载dll文件,根据C dll的调用规定不同需要使用不同接口,使用ctypes需要import ctypes

  • 对于stdcall的C dll
import ctypes
Objdll = ctypes.windll.LoadLibrary("dllpath") #接口1
Objdll = ctypes.WinDLL("dllpath") #接口2

以上两种接口都是可用的

  • 对于cdecl的C dll
import ctypes
Objdll = ctypes.cdll.LoadLibrary("dllpath")  
Objdll = ctypes.CDLL("dllpath")  

对于简单的C函数,例如int add(int a, int b), 此时就可以直接调用了,如

import ctypes
Objdll = ctypes.cdll.LoadLibrary("dllpath")  
Objdll = ctypes.CDLL("dllpath")  

c = Objdll.all(1,3)
print(c) # 4

3 ctypes调用C函数参数传递

对于较复杂的C函数的参数情况,ctypes调用时对入参和出餐做一定处理,这里分情况讨论

3.1 出参为指针

  • C代码
/* Divide two numbers */
int divide(int a, int b, int *remainder)
{
    int quot = a / b;
    *remainder = a % b;
    return quot;
 }
  • python代码
# int divide(int, int, int *)
_divide = _mod.divide_divide.argtypes = (ctypes.c_int, ctypes.c_int, ctypes.POINTER(ctypes.c_int))_divide.restype = ctypes.c_int

def divide(x, y):
    rem = ctypes.c_int()
    quot = _divide(x, y, rem)

    return quot,rem.value

3.2 入参为字符串

  • C代码
void PrintfInfo(char *str)
{
    printf("the str is %s\n", str);
}
  • python代码
sBuf = 'aaaaaaaaaabbbbbbbbbbbbbb'
pStr = ctypes.c_char_p( )
pStr.value = sBuf.decode() #c_char_p类型的value只接受bytes类型数据

dll.PrintInfo(pStr)

这里使用了ctypes的内置类型c_char_p,对应于C的char数组,更多ctypes类型与C类型对照在后面附上

3.4 入/出参为结构体

  • C代码

typedef struct   

{  

char words[10];  

}keywords;  



typedef struct   

{  

keywords *kws;  

unsigned int len;  

}outStruct;  

extern "C"int __declspec(dllexport) test(outStruct *o);  

int test(outStruct *o)  

{  

unsigned int i = 4;  

o->kws = (keywords *)malloc(sizeof(unsigned char) * 10 * i);  

strcpy(o->kws[0].words, "The First Data");  

strcpy(o->kws[1].words, "The Second Data");  



o->len = i;  

return 1;  

}  
  • python代码
# C结构体需要专门定义class对应
class keywords(Structure):  

        _fields_ = [('words', c_char *10),]  



class outStruct(Structure):  

        _fields_ = [('kws', POINTER(keywords)),  

                    ('len', c_int),]  

o = outStruct()  

dll.test(byref(o))  



print o.kws[0].words;  

print o.kws[1].words;  

print o.len  

以上包含了几种主要的参数传递情况,ctypes也提供了一个较为完整的python类型和C类型的对照,如下:


python使用ctypes调用C编译dll函数方法_第1张图片
image.png

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