python调用第三方动态库

• 摘要
• 引言
• 主题
  • 加载动态库
  • 类型
  • 函数
• 实例
• 附录
• 参考

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cdecl和stdcall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_p、c_wchar_p、c_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

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• python标准库
• ctypes官方文档