Python中ctypes的使用遇到的问题

ctypes是Python的一个外部库，提供和C语言兼容的数据类型，可以很方便地调用C DLL中的函数。ctypes的官方文档在https://docs.python.org/3/library/ctypes.html。

1. ctypes基本数据类型映射表

参数类型预先设定好，或者在调用函数时再把参数转成相应的c_***类型。ctypes的类型对应如下:

ctypes type
C type
Python Type
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_bool
bool
bool
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 longlong
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
float
c_char_p
char *
string or None
c_wchar_p
wchar_t *
unicode or None
c_void_p
void *
int/long or None
对应的指针类型是在后面加上"_p"，如int*是c_int_p等等。在python中要实现c语言中的结构，需要用到类。
2. 加载DLL
访问dll，首先需引入ctypes库
from ctypes import *
假设你已经有了一个的DLL（名字是add.dll)，且该DLL有一个符合cdecl（这里强调调用约定是因为，stdcall调用约定和cdecl调用约定声明的导出函数，在使用python加载时使用的加载函数是不同的，后面会有说明）调用约定的导出函数Add。stdcall调用约定：两种加载方式
Objdll = ctypes.windll.LoadLibrary("dllpath")
Objdll = ctypes.WinDLL("dllpath")
cdecl调用约定：也有两种加载方式
Objdll = ctypes.cdll.LoadLibrary("dllpath")
Objdll = ctypes.CDLL("dllpath")
其实windll和cdll分别是WinDLL类和CDll类的对象。
3. 调用DLL方法
加载dll后会返回一个DLL对象，使用其中的函数方法则相当于操作该对象的对应属性。
注意，经过stdcall声明的方法，如果不是用def文件声明的导出函数或者extern “C” 声明的话，编译器会对函数名进行修改
函数参数申明，通过设置函数的argtypes属性
函数返回类型，函数默认返回c_int类型，如果需要返回其他类型，需要设置函数的restype属性
如下：
test.c(动态库源代码)
// 编译生成动态库: gcc -g -fPIC -shared -o libtest.so test.c
#include 
#include 
#include 
typedefstructStructPointerTest
{
charname[20];
intage;
}StructPointerTest, *StructPointer;
StructPointer test() // 返回结构体指针
{
StructPointer p = (StructPointer)malloc(sizeof(StructPointerTest));
strcpy(p->name, "Joe");
p->age = 20;
returnp;
}
编译：gcc -g -fPIC -shared -o libtest.so test.c
call.py(python调用c语言生成的动态库):
#!/bin/env python
# coding=UTF-8
fromctypesimport*
#python中结构体定义
classStructPointer(Structure):
_fields_ = [("name", c_char *20), ("age", c_int)]
if__name__ =="__main__":
lib = cdll.LoadLibrary("./libtest.so")
lib.test.restype = POINTER(StructPointer)
p = lib.test()
print"%s: %d"%(p.contents.name, p.contents.age)
最后运行结果：
[zcm@c_py #112]$make clean
rm -f *.o libtest.so
[zcm@c_py #113]$make
gcc -g -fPIC -shared -o libtest.so test.c
[zcm@c_py #114]$./call.py
Joe: 20
[zcm@c_py #115]$
4. 指针与引用
常用的通过调用ctypes类型的指针函数来创建指针实例：
fromctypeimport*
i = c_int(1)
pi = POINTER(i)
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，与其他语言类似，如需要可改变内容的字符串，可须使用create_string_buffer()
>>> p = create_string_buffer("Hello",10)# create a 10 byte buffer
>>> printsizeof(p), repr(p.raw)
10'Hello/x00/x00/x00/x00/x00'
不带参数的调用指针类型创建一个NULL指针， NULL指针有一个False布尔值
>>> null_ptr = POINTER(c_int)()
>>> printbool(null_ptr)
False
指针实例有一个contents属性，返回这个指针所指向的对象。
另外，byref()是用来传递引用参数，pointer()作为传参通常会创建一个实际的指针对象，当不需要实际指针对象时，则可使用byref()
byref(n)返回的相当于C的指针右值&n，本身没有被分配空间：
>>> from ctypes import * >>> n = c_int(0) >>> p = byref(n) >>> pp = byref(p) Traceback (most recent call last): File "", line 1, in pp = byref(p) TypeError: byref() argument must be a ctypes instance, not 'CArgObject'
pointer返回的相当于指针左值T* p=&n，可以改变，可以取地址:
>>> from ctypes import * >>> n = c_int(0)
>>> q = pointer(n) >>> q.contents = c_int(1) >>> qq = byref(q) >>> dir(qq) ['__class__', '__delattr__', '__dir__', '__doc__', '__eq__', '__format__', '__ge__', '__getattribute__', '__gt__', '__hash__', '__init__', '__le__', '__lt__', '__ne__', '__new__', '__reduce__', '__reduce_ex__', '__repr__', '__setattr__', '__sizeof__', '__str__', '__subclasshook__','_obj'] >>> type(qq) #'CArgObject'是什么对象？？？
>>> qq >>> q <__main__.LP_c_long object at 0x010AD210> >>> q.contents c_long(1)
对于T**参数，通常你得构造一个pointer，然后byref传进去
5. 结构体类型处理
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。
例如有一个简单结构，包含两个整型x和y，可如下初始化一个结构：
fromctypesimport*
importtypes
classTest(Structure):
_fields_ = [('x', c_int),
('y', c_char)]
test1 = Test(1,2)
另外，如结构体用于链表操作，即包含指向结构体指针时，若直接定义：
fromctypesimport*
importtypes
classTest(Structure):
_fields_ = [('x', c_int),
('y', c_char),
('next', Test)]
则python会报错type未定义，：
fromctypesimport*
importtypes
classTest(Structure):
pass
Test._fields_ = [('x', c_int),
('y', c_char),
('next', POINTER(Test))]
6、回调函数：
1. 定义回调函数类型，类似C中的函数指针，如void ( * event_cb )( void * data, void * user_data )，定义为：
event_cb = CFUNCTYPE( None, c_void_p, c_void_p )
None表示返回值是void，也可以为其它类型，剩余俩个参数与C中的回调参数一致。
2. 定义Python回调函数：
def event_arrived( data, user_data ):
#parsing data
#...
#return something or None
3. 注册回调函数：
register_events_listener( event_cb( event_arrived ), c_void_p( 0 ))
7、传递结构体指针：
1. 定义结构体：
class MyStructure( Structure )
_fields_ = [
( 'x', c_int ),
( 'y', c_int )]
2. 传递结构体：
_local = MyStructure( 1, 2 )
process_this_structure( byref( _local ))
8、函数参数为char**或者数组指针
对应c函数为fun(char ** ppdata, int*idlist)
python对应的参数设置：fun.py
patterns=["qwerqwer", "12eweqwe", "asdfdgfgg"]
ids= [1,2,3,4,5]
a_patterns = (c_char_p * len(patterns))()
a_patterns[:] = patterns
ids = (c_uint * len(ids))(*ids)
lib = ctypes.cdll.LoadLibrary(libpath)
lib.fun.argtypes = [(c_char_p*len(patterns)), POINTER(c_uint)]
lib.fun(a_patterns,ids)

持续更新。。。