python使用ctypes庫調(diào)用DLL動態(tài)鏈接庫

更新時間：2020年10月22日 09:56:44 作者：蛋片雞

這篇文章主要介紹了python如何使用ctypes庫調(diào)用DLL動態(tài)鏈接庫，幫助大家更好的理解和使用python，感興趣的朋友可以了解下

最近要使用python調(diào)用C++編譯生成的DLL動態(tài)鏈接庫，因此學(xué)習(xí)了一下ctypes庫的基本使用。

ctypes是一個用于Python的外部函數(shù)庫，它提供C兼容的數(shù)據(jù)類型，并允許在DLL或共享庫中調(diào)用函數(shù)。

一、Python調(diào)用DLL里面的導(dǎo)出函數(shù)

1.VS生成dll

1.1 新建動態(tài)鏈接庫項目

1.2 在myTest.cpp中輸入以下內(nèi)容：

// myTest.cpp : 定義 DLL 應(yīng)用程序的導(dǎo)出函數(shù)。
//
#include "stdafx.h"
#define DLLEXPORT extern "C" __declspec(dllexport) //放在 #include "stdafx.h" 之后
//兩數(shù)相加
DLLEXPORT int sum(int a, int b) {
  return a + b;
}

注意：導(dǎo)出函數(shù)前面要加 extern "C" __declspec(dllexport) ，這是因為ctypes只能調(diào)用C函數(shù)。如果不用extern "C"，構(gòu)建后的動態(tài)鏈接庫沒有這些函數(shù)的符號表。采用C++的工程，導(dǎo)出的接口需要extern "C"，這樣python中才能識別導(dǎo)出的函數(shù)。

1.3生成dll動態(tài)鏈接庫

因為我的python3是64位的，所以VS生成的dll要選擇64位的，如下所示：

點擊標(biāo)題欄的生成 -> 生成解決方案

1.4 查看生成的dll動態(tài)鏈接庫

2.Python導(dǎo)入dll動態(tài)鏈接庫

用python將動態(tài)鏈接庫導(dǎo)入，然后調(diào)用動態(tài)鏈接庫的函數(shù)。為此，新建main.py文件，輸入如下內(nèi)容：

from ctypes import *

#----------以下四種加載DLL方式皆可—————————
# pDLL = WinDLL("./myTest.dll")
# pDll = windll.LoadLibrary("./myTest.dll")
# pDll = cdll.LoadLibrary("./myTest.dll")
pDll = CDLL("./myTest.dll")

#調(diào)用動態(tài)鏈接庫函數(shù)
res = pDll.sum(1,2)
#打印返回結(jié)果
print(res)

運行結(jié)果如下所示：

二、Python調(diào)用DLL里面的實例方法更新全局變量值

1.VS生成dll

1.1 添加 mainClass 類，內(nèi)容如下：

mainClass.h：

#pragma once

extern int dta;
class mainClass
{
public:
  mainClass();
  ~mainClass();
  void produceData();
};

mainClass.cpp：

#include "stdafx.h"
#include "mainClass.h"

int dta = 0;

mainClass::mainClass()
{
}

mainClass::~mainClass()
{
}

void mainClass::produceData() {
  dta = 10;
}

1.2 更改 myTest.cpp 內(nèi)容

myTest.cpp：

#include "stdafx.h"
#define DLLEXPORT extern "C" __declspec(dllexport) //放在 #include "stdafx.h" 之后
#include "mainClass.h"

//返回實例方法里面更新數(shù)據(jù)后的值
DLLEXPORT int getRandData() {
  mainClass dataClass = mainClass();
  dataClass.produceData();
  return dta;
}

1.3 生成64位dll

2.Python導(dǎo)入dll動態(tài)鏈接庫

明顯可以看出，在C++里設(shè)置的全局變量的值已經(jīng)從0變?yōu)?0了，說明python可以通過調(diào)用dll里面的實例方法來更新全局變量值

三、Python_ctypes 指定函數(shù)參數(shù)類型和返回類型

前面兩個例子C++動態(tài)鏈接庫導(dǎo)出函數(shù)的返回類型都是int型，而Python 默認函數(shù)的參數(shù)類型和返回類型為 int 型，所以Python 理所當(dāng)然的以為 dll導(dǎo)出函數(shù)返回了一個 int 類型的值。但是如果C++動態(tài)鏈接庫導(dǎo)出的函數(shù)返回類型不是int型，而是特定類型，就需要指定ctypes的函數(shù)返回類型 restype 。同樣，通過ctypes給函數(shù)傳遞參數(shù)時，參數(shù)類型默認為int型，如果不是int型，而是特定類型，就需要指定ctypes的函數(shù)形參類型 argtypes 。

接下來，我將舉一個簡單例子來說明一下

myTest.cpp：

#include "stdafx.h"
#define DLLEXPORT extern "C" __declspec(dllexport) //放在 #include "stdafx.h" 之后
#include <string>  //使用string類型 需要包含頭文件 <string>
using namespace std; //string類是一個模板類，位于名字空間std中
//字符串
DLLEXPORT char *getRandData(char *arg) {
  return arg;
}

python代碼：

from ctypes import *
pDll = CDLL("./myTest.dll")

########## 指定 函數(shù)的參數(shù)類型 #################
pDll.getRandData.argtypes = [c_char_p]
#第一個參數(shù)
arg1 = c_char_p(bytes("hello", 'utf-8'))

########## 指定 函數(shù)的返回類型 #################
pDll.getRandData.restype = c_char_p

########### 調(diào)用動態(tài)鏈接庫函數(shù) ##################
res = pDll.getRandData(arg1)

#打印返回結(jié)果
print(res.decode()) #返回的是utf-8編碼的數(shù)據(jù)，需要解碼

或者如下形式：

from ctypes import *
pDll = CDLL("./myTest.dll")

########## 指定 函數(shù)的返回類型 #################
pDll.getRandData.restype = c_char_p

########### 調(diào)用動態(tài)鏈接庫函數(shù) ##################
res = pDll.getRandData(b'hello') # 或者變量.encode()

#打印返回結(jié)果
print(res.decode()) #返回的是utf-8編碼的數(shù)據(jù)，需要解碼

運行結(jié)果：

四、Python_ctypes dll返回數(shù)組_結(jié)構(gòu)體

在ctypes里，可以把數(shù)組指針傳遞給dll，但是我們無法通過dll獲取到c++返回的數(shù)組指針。由于python中沒有對應(yīng)的數(shù)組指針類型，因此，要獲取dll返回的數(shù)組，我們需要借助結(jié)構(gòu)體。

myTest.cpp：

#include "stdafx.h"
#define DLLEXPORT extern "C" __declspec(dllexport) //放在 #include "stdafx.h" 之后
#include <string>  //使用string類型 需要包含頭文件 <string>
using namespace std; //string類是一個模板類，位于名字空間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 這個結(jié)構(gòu)體占用的字節(jié)數(shù) 
//malloc(sizeof(StructTest))就是申請 struct StructPointerTest 這個結(jié)構(gòu)體占用字節(jié)數(shù)大小的空間
//(StructPointer)malloc(sizeof(StructTest))就是將申請的空間的地址強制轉(zhuǎn)化為 struct StructPointerTest * 指針類型
//StructPointer p = (StructPointer)malloc(sizeof(StructTest))就是將那個強制轉(zhuǎn)化的地址賦值給 p
StructPointer p = (StructPointer)malloc(sizeof(StructTest));

//字符串
DLLEXPORT StructPointer test()  // 返回結(jié)構(gòu)體指針 
{
  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][j] = i*10+j;

  return p;
}

python代碼：

# 返回結(jié)構(gòu)體
import ctypes

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

#定義結(jié)構(gòu)體
class StructPointer(ctypes.Structure): #Structure在ctypes中是基于類的結(jié)構(gòu)體
  _fields_ = [("name", ctypes.c_char * 20), #定義一維數(shù)組
        ("age", ctypes.c_int),
        ("arr", ctypes.c_int * 3),  #定義一維數(shù)組
        ("arrTwo", (ctypes.c_int * 3) * 2)] #定義二維數(shù)組

#設(shè)置導(dǎo)出函數(shù)返回類型
dll.test.restype = ctypes.POINTER(StructPointer) # POINTER(StructPointer)表示一個結(jié)構(gòu)體指針
#調(diào)用導(dǎo)出函數(shù)
p = dll.test()

print(p.contents.name.decode()) #p.contents返回要指向點的對象  #返回的字符串是utf-8編碼的數(shù)據(jù)，需要解碼
print(p.contents.age)
print(p.contents.arr[0]) #返回一維數(shù)組第一個元素
print(p.contents.arr[:]) #返回一維數(shù)組所有元素
print(p.contents.arrTwo[0][:]) #返回二維數(shù)組第一行所有元素
print(p.contents.arrTwo[1][:]) #返回二維數(shù)組第二行所有元素

運行結(jié)果：