摘要：最近了解了提供的一個外部函數(shù)庫它提供了語言兼容的幾種數(shù)據(jù)類型，并且可以允許調(diào)用編譯好的庫。這里是閱讀相關(guān)資料的一個記錄，內(nèi)容大部分來自官方文檔。注意，提供的接口會在不同系統(tǒng)上有出入，比如為了加載動態(tài)鏈接庫，在上提供的是而在上提供的是和。

https://docs.python.org/2.7/l...

http://www.ibm.com/developerw...

一直對不同語言間的交互感興趣，python和C語言又深有淵源，所以對python和c語言交互產(chǎn)生了興趣。
最近了解了python提供的一個外部函數(shù)庫 ctypes, 它提供了C語言兼容的幾種數(shù)據(jù)類型，并且可以允許調(diào)用C編譯好的庫。
這里是閱讀相關(guān)資料的一個記錄，內(nèi)容大部分來自官方文檔。

ctypes 提供了一些原始的C語言兼容的數(shù)據(jù)類型，參見下表,其中第一列是在ctypes庫中定義的變量類型，第二列是C語言定義的變量類型，第三列是Python語言在不使用ctypes時定義的變量類型。

| ctypes type  | C type                                 | Python type                |
|--------------+----------------------------------------+----------------------------|
| c_bool       | _Bool                                  | bool (1)                   |
| 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_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 long long                   | 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                      |
| c_char_p     | char * (NUL terminated)                | string or None             |
| c_wchar_p    | wchar_t * (NUL terminated)             | unicode or None            |
| c_void_p     | void *                                 | int/long or None           |

創(chuàng)建簡單的ctypes類型如下:

>>> c_int()
c_long(0)
>>> c_char_p("Hello, World")
c_char_p("Hello, World")
>>> c_ushort(-3)
c_ushort(65533)
>>>

使用 .value 訪問和改變值:

>>> i = c_int(42)
>>> print i
c_long(42)
>>> print i.value
42
>>> i.value = -99
>>> print i.value
-99
>>>

改變指針類型的變量值:

>>> s = "Hello, World"
>>> c_s = c_char_p(s)
>>> print c_s
c_char_p("Hello, World")
>>> c_s.value = "Hi, there"
>>> print c_s
c_char_p("Hi, there")
>>> print s                 # 一開始賦值的字符串并不會改變， 因?yàn)檫@里指針的實(shí)例改變的是指向的內(nèi)存地址，不是直接改變內(nèi)存里的內(nèi)容
Hello, World
>>>

如果需要直接操作內(nèi)存地址的數(shù)據(jù)類型：

>>> from ctypes import *
>>> p = create_string_buffer(3)      # create a 3 byte buffer, initialized to NUL bytes
>>> print sizeof(p), repr(p.raw)
3 "x00x00x00"
>>> p = create_string_buffer("Hello")      # create a buffer containing a NUL terminated string
>>> print sizeof(p), repr(p.raw)          # .raw 訪問內(nèi)存里存儲的內(nèi)容
6 "Hellox00"
>>> print repr(p.value)                   # .value 訪問值
"Hello"
>>> p = create_string_buffer("Hello", 10)  # create a 10 byte buffer
>>> print sizeof(p), repr(p.raw)
10 "Hellox00x00x00x00x00"
>>> p.value = "Hi"
>>> print sizeof(p), repr(p.raw)
10 "Hix00lox00x00x00x00x00"
>>>

下面的例子演示了使用C的數(shù)組和結(jié)構(gòu)體:

>>> class POINT(Structure):                 # 定義一個結(jié)構(gòu)，內(nèi)含兩個成員變量 x，y，均為 int 型
...     _fields_ = [("x", c_int),
...                 ("y", c_int)]
...
>>> point = POINT(2,5)                            # 定義一個 POINT 類型的變量，初始值為 x=2, y=5
>>> print point.x, point.y                     # 打印變量
2 5
>>> point = POINT(y=5)                                  # 重新定義一個 POINT 類型變量，x 取默認(rèn)值
>>> print point.x, point.y                     # 打印變量
0 5
>>> POINT_ARRAY = POINT * 3                    # 定義 POINT_ARRAY 為 POINT 的數(shù)組類型
# 定義一個 POINT 數(shù)組，內(nèi)含三個 POINT 變量
>>> pa = POINT_ARRAY(POINT(7, 7), POINT(8, 8), POINT(9, 9))
>>> for p in pa: print p.x, p.y                # 打印 POINT 數(shù)組中每個成員的值
...
7 7
8 8
9 9

創(chuàng)建指針實(shí)例

>>> from ctypes import *
>>> i = c_int(42)
>>> pi = pointer(i)
>>>

>>> pi.contents
c_long(42)
>>>

使用cast()類型轉(zhuǎn)換

>>> class Bar(Structure):
...     _fields_ = [("count", c_int), ("values", POINTER(c_int))]
...
>>> bar = Bar()
>>> bar.values = (c_int * 3)(1, 2, 3)
>>> bar.count = 3
>>> for i in range(bar.count):
...     print bar.values[i]
...
1
2
3
>>>


>>> bar = Bar()
>>> bar.values = cast((c_byte * 4)(), POINTER(c_int))   # 這里轉(zhuǎn)成需要的類型
>>> print bar.values[0]
0
>>>

類似于C語言定義函數(shù)時，會先定義返回類型，然后具體實(shí)現(xiàn)再定義，當(dāng)遇到下面這種情況時，也需要這么干:

>>> class cell(Structure):
...     _fields_ = [("name", c_char_p),
...                 ("next", POINTER(cell))]
...
Traceback (most recent call last):
  File "", line 1, in ?
  File "", line 2, in cell
NameError: name "cell" is not defined
>>>

# 不能調(diào)用自己，所以得像下面這樣
>>> from ctypes import *
>>> class cell(Structure):
...     pass
...
>>> cell._fields_ = [("name", c_char_p),
...                  ("next", POINTER(cell))]
>>>

可以簡單地將"so"和"dll"理解成Linux和windows上動態(tài)鏈接庫的指代，這里我們以Linux為例。注意，ctypes提供的接口會在不同系統(tǒng)上有出入，比如為了加載動態(tài)鏈接庫， 在Linux上提供的是 cdll, 而在Windows上提供的是 windll 和 oledll 。

from ctypes import *
>>> cdll.LoadLibrary("libc.so.6")

>>> libc = CDLL("libc.so.6")
>>> libc

>>>

>>> print libc.time(None)
1150640792
>>> print hex(windll.kernel32.GetModuleHandleA(None))
0x1d000000
>>>

ctypes會尋找 _as_paramter_ 屬性來用作調(diào)用函數(shù)的參數(shù)傳入，這樣就可以傳入自己定義的類作為參數(shù)，示例如下:

>>> class Bottles(object):
...     def __init__(self, number):
...         self._as_parameter_ = number
...
>>> bottles = Bottles(42)
>>> printf("%d bottles of beer
", bottles)
42 bottles of beer
19
>>>

用 argtypes 和 restype 來指定調(diào)用的函數(shù)返回類型。

>>> printf.argtypes = [c_char_p, c_char_p, c_int, c_double]
>>> printf("String "%s", Int %d, Double %f
", "Hi", 10, 2.2)
String "Hi", Int 10, Double 2.200000
37
>>>



>>> strchr = libc.strchr
>>> strchr("abcdef", ord("d"))
8059983
>>> strchr.restype = c_char_p   # c_char_p is a pointer to a string
>>> strchr("abcdef", ord("d"))
"def"
>>> print strchr("abcdef", ord("x"))
None
>>>

這里我只是列出了 ctypes 最基礎(chǔ)的部分，還有很多細(xì)節(jié)請參考官方文檔。

這兩天文章沒有寫，先是早出晚歸出去玩了一整天，然后加班到凌晨3點(diǎn)左右，一天一篇計劃劃水得嚴(yán)重啊…