Python进阶之-ctypes详解

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✨前言：

✨基本数据类型

在 ctypes 中，为了和 C 语言的数据类型相匹配，提供了以下一些基本的数据类型：

✨内存操作函数

✨函数调用

使用 ctypes 调用 C 函数时，你首先需要加载相应的库，然后设置函数的原型（参数类型和返回类型），最后就可以调用函数了。下面是一个调用 C 库函数的例子：

from ctypes import * # 加载动态链接库 lib = cdll.LoadLibrary('libc.so.6') # 获取库中函数的引用 puts = lib.puts # 设置函数参数类型和返回类型 puts.argtypes = [c_char_p] puts.restype = c_int # 调用函数 puts(b'Hello, world!') 

此例中，我们加载了 C 标准库 libc，并从中获取了 puts 函数的引用。我们设置了函数的参数类型为 c_char_p（字符指针），因为 puts 函数接收一个字符串指针作为参数，设置返回类型为 c_int。

✨举例

下面是一个使用 ctypes 调用 C 标准数学库中函数 cos 的例子：

from ctypes import * # 加载数学库 math_lib = cdll.LoadLibrary('libm.so.6') # 获取库中 `cos` 函数的引用 cos_func = math_lib.cos # 设置函数参数类型和返回类型 cos_func.argtypes = [c_double] cos_func.restype = c_double # 调用 `cos` 函数 result = cos_func(3. / 3) # 计算 cos(pi/3) print(result) # 输出结果 

✨创建和操作结构体（Struct）

C 语言中的结构体在 ctypes 中可以用类来表示。下面是如何定义和使用 C 结构体的例子。

首先是 C 语言中的结构体定义

struct Point { 
    int x; int y; }; 

在 Python 中使用 ctypes 表示上述结构体：

from ctypes import * class Point(Structure): _fields_ = [("x", c_int), ("y", c_int)] # 使用结构体 point = Point(10, 20) print(point.x, point.y) # 输出：10 20 # 用 byref 传递结构体引用 some_c_function(byref(point)) 

✨创建数组类型

使用 ctypes 可以创建 C 数组类型。下面是定义和使用 C 整型数组的例子。

C 语言中数组定义：

int arr[5]; 

在 Python 中使用 ctypes 表示上述数组：

from ctypes import * IntArray5 = c_int * 5 # 创建一个包含5个整数的数组类型 arr = IntArray5(1, 2, 3, 4, 5) # 初始化数组 for i in arr: print(i) # 输出数组元素 

✨正确处理字符串

处理字符串时，可以使用 create_string_buffer 来创建 char 数组。

例如，当你需要一个可修改的字符串缓冲区作为函数参数时：

from ctypes import * # 创建字符串缓冲区 buffer = create_string_buffer(50) # 创建一个容量为50的字符数组 # 用某个函数填充缓冲区 # some_c_function_that_fills_buffer(buffer, len(buffer)) # 获取缓冲区的内容 print(buffer.value) 

✨使用回调函数

在 ctypes 中还可以定义 Python 函数作为 C 语言的回调函数。例如，使用 CFUNCTYPE 创建一个回调函数类型。

from ctypes import * # 定义回调函数类型，这里是 int (*)(int) CMPFUNC = CFUNCTYPE(c_int, c_int) # Python 中定义的回调函数 def py_cmp_func(a): print("py_cmp_func called with", a) return -a # 使用 CFUNCTYPE 创建 C 可调用的函数指针 cmp_func = CMPFUNC(py_cmp_func) # 假设有一个 C 函数需要回调函数作为参数 # some_c_function_that_takes_callback(cmp_func) # 该 C 函数在某个时刻会调用传进去的回调函数