Python调用DLL动态链接库——ctypes使用

杭州陈奕迅 發表於 2019-8-27 23:04:00

Python调用DLL动态链接库——ctypes使用

最近要使用python调用C++编译生成的DLL动态链接库，因此学习了一下ctypes库的基本使用。
<code>ctypes</code>是一个用于Python的外部函数库，它提供C兼容的数据类型，并允许在DLL或共享库中调用函数。
<h2>一、Python调用DLL里面的导出函数</h2>
<h3>1.VS生成dll</h3>
1.1 新建动态链接库项目
<img src="https://img2018.cnblogs.com/blog/1327126/201908/1327126-20190827220920039-1813444907.png" alt="" width="795" height="491">
1.2 在myTest.cpp中输入以下内容：
<div class="cnblogs_code">
<pre>// myTest.cpp : 定义 DLL 应用程序的导出函数。
//
#include "stdafx.h"
#define DLLEXPORT extern "C" __declspec(dllexport) //放在 #include "stdafx.h" 之后
//两数相加
DLLEXPORT int sum(int a, int b) {
return a + b;
}</pre>
</div>
注意：导出函数前面要加  extern "C" __declspec(dllexport) ，这是因为ctypes只能调用C函数。如果不用extern "C"，构建后的动态链接库没有这些函数的符号表。采用C++的工程，导出的接口需要extern "C"，这样python中才能识别导出的函数。
1.3生成dll动态链接库
因为我的python3是64位的，所以VS生成的dll要选择64位的，如下所示：
<img src="https://img2018.cnblogs.com/blog/1327126/201908/1327126-20190827222817695-1658142059.png" alt="">
 点击标题栏的 生成 -> 生成解决方案 
 <img src="https://img2018.cnblogs.com/blog/1327126/201908/1327126-20190827221408574-1766127199.png" alt="">
1.4 查看生成的dll动态链接库
<img src="https://img2018.cnblogs.com/blog/1327126/201908/1327126-20190827222657125-1070703225.png" alt="">
<h3>2.Python导入dll动态链接库</h3>
用python将动态链接库导入，然后调用动态链接库的函数。为此，新建main.py文件，输入如下内容：
<div class="cnblogs_code">
<pre>from ctypes import *

#----------以下四种加载DLL方式皆可—————————
# pDLL = WinDLL("./myTest.dll")
# pDll = windll.LoadLibrary("./myTest.dll")
# pDll = cdll.LoadLibrary("./myTest.dll")
pDll = CDLL("./myTest.dll")

#调用动态链接库函数
res = pDll.sum(1,2)
#打印返回结果
print(res)</pre>
</div>
运行结果如下所示：
<img src="https://img2018.cnblogs.com/blog/1327126/201908/1327126-20190827223046072-834539309.png" alt="">
<h2> </h2>
<h2>二、Python调用DLL里面的实例方法更新全局变量值</h2>
<h3> 1.VS生成dll</h3>
1.1 添加 mainClass 类，内容如下：
mainClass.h：
<div class="cnblogs_code">
<pre>#pragma once

extern int dta;
class mainClass
{
public:
mainClass();
~mainClass();
void produceData();
};</pre>
</div>
mainClass.cpp：
<div class="cnblogs_code">
<pre>#include "stdafx.h"
#include "mainClass.h"

int dta = 0;

mainClass::mainClass()
{
}

mainClass::~mainClass()
{
}

void mainClass::produceData() {
dta = 10;
}</pre>
</div>
 1.2 更改 myTest.cpp 内容
myTest.cpp：
<div class="cnblogs_code">
<pre>#include "stdafx.h"
#define DLLEXPORT extern "C" __declspec(dllexport) //放在 #include "stdafx.h" 之后
#include "mainClass.h"

//返回实例方法里面更新数据后的值
DLLEXPORT int getRandData() {
mainClass dataClass = mainClass();
dataClass.produceData();
return dta;
}</pre>
</div>
1.3 生成64位dll
<h3>2.Python导入dll动态链接库</h3>
<img src="https://img2018.cnblogs.com/blog/1327126/201908/1327126-20190827230127838-486215593.png" alt="">
明显可以看出，在C++里设置的全局变量的值已经从0变为10了，说明python可以通过调用dll里面的实例方法来更新全局变量值
 
<h2>三、Python_ctypes 指定函数参数类型和返回类型</h2>
前面两个例子C++动态链接库导出函数的返回类型都是int型，而Python 默认函数的参数类型和返回类型为 int 型，所以Python 理所当然的以为 dll导出函数返回了一个 int 类型的值。但是如果C++动态链接库导出的函数返回类型不是int型，而是特定类型，就需要指定ctypes的函数返回类型 restype 。同样，通过ctypes给函数传递参数时，参数类型默认为int型，如果不是int型，而是特定类型，就需要指定ctypes的函数形参类型 argtypes 。
接下来，我将举一个简单例子来说明一下
myTest.cpp：
<div class="cnblogs_code">
<pre>#include "stdafx.h"
#define DLLEXPORT extern "C" __declspec(dllexport) //放在 #include "stdafx.h" 之后
#include <string> //使用string类型需要包含头文件 <string>
using namespace std; //string类是一个模板类，位于名字空间std中
//字符串
DLLEXPORT char *getRandData(char *arg) {
return arg;
}</pre>
</div>
python代码：
<div class="cnblogs_code">
<pre>from ctypes import *
pDll = CDLL("./myTest.dll")

########## 指定函数的参数类型 #################
pDll.getRandData.argtypes =
#第一个参数
arg1 = c_char_p(bytes("hello", 'utf-8'))

########## 指定函数的返回类型 #################
pDll.getRandData.restype = c_char_p

########### 调用动态链接库函数 ##################
res = pDll.getRandData(arg1)

#打印返回结果
print(res.decode()) #返回的是utf-8编码的数据，需要解码</pre>
</div>
或者如下形式：
<div class="cnblogs_code">
<pre>from ctypes import *
pDll = CDLL("./myTest.dll")

########## 指定函数的返回类型 #################
pDll.getRandData.restype = c_char_p

########### 调用动态链接库函数 ##################
res = pDll.getRandData(b'hello') # 或者变量.encode()

#打印返回结果
print(res.decode()) #返回的是utf-8编码的数据，需要解码</pre>
</div>
运行结果：
<img src="https://img2018.cnblogs.com/blog/1327126/201908/1327126-20190828123417267-1884358107.png" alt="">
 
<h2>四、Python_ctypes dll返回数组_结构体</h2>
在ctypes里，可以把数组指针传递给dll，但是我们无法通过dll获取到c++返回的数组指针。由于python中没有对应的数组指针类型，因此，要获取dll返回的数组，我们需要借助结构体。
 myTest.cpp：
<div class="cnblogs_code">
<pre>#include "stdafx.h"
#define DLLEXPORT extern "C" __declspec(dllexport) //放在 #include "stdafx.h" 之后
#include <string> //使用string类型需要包含头文件 <string>
using namespace std; //string类是一个模板类，位于名字空间std中


typedef struct StructPointerTest
{
char name[20];
int age;
int arr[3];
int arrTwo[2][3];
}StructTest, *StructPointer;

//sizeof(StructTest)就是求 struct StructPointerTest 这个结构体占用的字节数
//malloc(sizeof(StructTest))就是申请 struct StructPointerTest 这个结构体占用字节数大小的空间
//(StructPointer)malloc(sizeof(StructTest))就是将申请的空间的地址强制转化为 struct StructPointerTest * 指针类型
//StructPointer p = (StructPointer)malloc(sizeof(StructTest))就是将那个强制转化的地址赋值给 p
StructPointer p = (StructPointer)malloc(sizeof(StructTest));

//字符串
DLLEXPORT StructPointer test() // 返回结构体指针
{
strcpy_s(p->name, "Lakers");
p->age = 20;
p->arr[0] = 3;
p->arr[1] = 5;
p->arr[2] = 10;

for (int i = 0; i < 2; i++)
 for (int j = 0; j < 3; j++)
 p->arrTwo = i*10+j;

return p;
}</pre>
</div>
 python代码：
<div class="cnblogs_code">
<pre># 返回结构体
import ctypes

path = r'./myTest.dll'
dll = ctypes.WinDLL(path)

#定义结构体
class StructPointer(ctypes.Structure):#Structure在ctypes中是基于类的结构体
_fields_ = [("name", ctypes.c_char * 20), #定义一维数组
 ("age", ctypes.c_int),
 ("arr", ctypes.c_int * 3), #定义一维数组
 ("arrTwo", (ctypes.c_int * 3) * 2)] #定义二维数组

#设置导出函数返回类型
dll.test.restype = ctypes.POINTER(StructPointer)# POINTER(StructPointer)表示一个结构体指针
#调用导出函数
p = dll.test()

print(p.contents.name.decode())#p.contents返回要指向点的对象 #返回的字符串是utf-8编码的数据，需要解码
print(p.contents.age)
print(p.contents.arr) #返回一维数组第一个元素
print(p.contents.arr[:]) #返回一维数组所有元素
print(p.contents.arrTwo[:]) #返回二维数组第一行所有元素
print(p.contents.arrTwo[:]) #返回二维数组第二行所有元素</pre>
</div>
 运行结果：
<img src="https://img2018.cnblogs.com/blog/1327126/201909/1327126-20190905144632431-222627218.png" alt="">
  
来源：https://www.cnblogs.com/FHC1994/p/11421229.html

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