标签：ptr 静态库 而不是 如图所示 模块化 不能 structure 原创 eof
注：本文所有示例介绍基于linux平台
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在底层开发中，一般是使用C或者C++，但是有时候为了开发效率或者在写测试脚本的时候，会经常使用到python，所以这就涉及到一个问题，用C/C++写的底层库，怎么样直接被python来调用？
python作为一门胶水语言，当然有办法来处理这个问题，python提供的方案就是ctypes库。
ctypes是python的外部函数库，它提供了C语言的兼容类型，而且可以直接调用用C语言封装的动态库。
如果各位有较好的英语水平，可以参考ctypes官方文档，但是我会给出更详细的示例，以便各位更好地理解。
C代码如果要能够被python调用，首先我们先得把被调用C接口封装成库，一般是封装成动态库。编译动态库的指令是这样的：
gcc --shared -fPIC -o target.c libtarget.so 在这里，
--shared -fPIC 是编译动态库的选项。
-o 是指定生成动态库的名称
在linux下，一般的命名规则是：静态库为lib.a，动态库为lib.so
target.c为目标文件，在编译时常有更复杂的调用关系和依赖，这里就不详说，有兴趣的朋友可以去了解了解gcc编译规则。
既然库已经封装好了，那肯定是就想把它用起来。我们可以在python中导入这个库，以导入libtarget.so为例：
import ctypes
target = cdll.LoadLibrary("./libtarget.so")顺带提一下，如果在windows环境下，动态库文件是.dll文件，例如导入libtarget.dll:
import ctypes
target = windll.LoadLibrary("./libtarget.dll")在这里，可以将target看成是动态库的示例，直接可以以变量target来访问动态库中的内容。
LoadLibrary("./libtarget.so")表示导入同目录下的libtarget.so文件。
细心的朋友已经发现了，在导入时，linux环境下使用的是cdll，而windows环境下使用的是windll。
这里涉及到C语言的调用约定，gcc使用的调用约定是cdecl，windows动态库一般使用stdcall调用约定，既然是调用约定，就肯定是关于调用时的规则，他们之间的主要区别就是cdecl调用时由调用者清除被调用函数栈，而stdcall规定由被调用者清除被调用函数栈。
关于这个就不在这里赘述了，有兴趣的朋友可以看看我另外一篇博客：栈帧结构以及函数调用约定
学会了封装动态库，学会了导入库，接下来我们就要动手写一个hello_world,毕竟学会了hello_world就算是入门了。
代码如下：
target.c:
#include <stdio.h>
void hello_world(void)
{
printf("hello downey!!\r\n");
}编译动态库：
gcc -fPIC --shared target.c -o libtarget.sotest.py:
from ctypes import *
test = cdll.LoadLibrary("./libtarget.so")
test.hello_world()执行python脚本：
python test.py输出结果：
hello downey!!虽然这些代码都是非常简单，但是我还是准备梳理一下流程：
是不是非常简单，是的，python调用C程序就是这么简单，但是可别忘了，入门简单可并不代表真正使用起来简单！
我们可以想一想，上面的hello_world()函数没有参数和返回值，如果是一个带参数或者带返回值的C函数呢,python该怎么调用？
python的内建类型中可没有C语言那么多花里胡哨的类型，在python中怎么去区分int，short，char这些类型呢？
针对上面的问题，python定义了一系列兼容C语言的类型
如图所示，这个图算是很清晰地将python与C类型对应关系展现了出来。我们将要使用的就是最左边一列的ctypes type，以替代C库中的各种类型。
对于程序员而言，看图片看文档永远没有看代码来得直接，所以在这里先上一段演示代码，看看在C库中的类型是怎么被替换的,但是凡事讲究个循序渐进，我们先来一个简单的，普通变量版的,代码如下：
target.c:
#include <stdio.h>
char hello_world(int num)
{
printf("hello %d!!\r\n",num);
return (char)num+1;
}test.py:
1 from ctypes import *
2 test = cdll.LoadLibrary("./libtarget.so")
3 test.hello_world.restype = c_char
4 c = test.hello_world(48)
5 print(type(c))
6 print(c)输出：
hello 48!!
<type 'str'>
1C语言代码我就不多解释，我们主要来关注python部分：
我们再来看输出部分：
如果是需要转换，那会遵循什么规则呢？我们只好从官方文档中找答案，原文是这样的：
Represents the C char datatype, and interprets the value as a single character. The constructor accepts an optional string initializer, the length of the string must be exactly one character.为什么输出1而不是49，这个就很简单了，十进制的49就是字符1，既然是被视为字符，当然以字符显示
其实在这里，博主选取了一个比较特殊的例子，就是char在python中转换的特殊性，各位朋友可以思考下面两个问题：
如果你看完了上面那个简单版的函数参数转换，我们进入进阶版的。在这个进阶版的示例中，将引入数组，指针，结构体。不说了，直接上码：
target.c:
#include <stdio.h>
#include <string.h>
typedef struct{
char *ptr;
float f;
char array[10];
}target_struct;
target_struct* hello_world(target_struct* target)
{
// printf("hello %s.%d!!\r\n",name,num[0]);
static char temp = 0x30;
target->ptr = &temp;
target->f = 3.1;
memset(target->array,1,sizeof(target->array));
return target;
}test.py:
1 from ctypes import *
2 test = cdll.LoadLibrary("./libtarget.so")
3 class test_struct(Structure):
4 _fields_ = [('ptr',c_char_p),
5 ('c',c_float),
6 ('array',c_char*10)]
7 struct = test_struct(c = 0.5)
8 test.hello_world.restype =POINTER(test_struct)
9 ret_struct = test.hello_world(pointer(struct))
10 print ret_struct.contents.ptr
11 print ret_struct.contents.c输出：
0
3.09999990463对于target.c不多说，大家肯定看得懂，我们还是主要来对照分析一下test.py的内容：
经过这两个示例，我相信大家对ctypes的使用有了一个大概的认识，但是我建议大家看过之后自己多尝试尝试，这样才有更深的体会，这里再做一个总结：
POINTER()和pointer()，这两个方法，一个大写一个小写，大家在上面的例子中有看到，博主刚接触的时候也是一脸懵逼，后来查了一下官方文档，然后自己尝试了一遍，终于理解了它们之间的区别，这里贴上官方说明：
POINTER():This factory function creates and returns a new ctypes pointer type. Pointer types are cached and reused internally, so calling this function repeatedly is cheap. type must be a ctypes type.
pointer():This function creates a new pointer instance, pointing to obj. The returned object is of the type POINTER(type(obj)).
Note: If you just want to pass a pointer to an object to a foreign function call, you should use byref(obj) which is much faster.
对于数组，其实也挺简单，大家可以参考上面示例，我相信大家能看懂。
在参数类型中，还有一种非常特殊的存在——函数指针，在C语言中，我们经常将函数指针作为参数来实现回调函数，这种做法在各种标准化框架中经常见到，在模块化编程中也是非常实用。
那么问题来了，C库中的函数实现了回调函数，python调用时该怎么做？
按照我们对C语言的理解，其实函数指针也是指针的一种，我们可以将一个指针强制转换成函数指针类型然后执行，然后博主就在python中尝试了一下，结果不管是我试图将什么类型的指针转换成函数执行，结果都是这样的：
TypeError: XXXX object is not callable好吧，我还是老老实实地使用官方提供的接口，还是直接上码：
target.c:
#include <stdio.h>
typedef void (*callback)(int);
void func(callback c1,callback c2,int p1,int p2)
{
c1(p1);
c2(p2);
}test.py:
1 from ctypes import *
2 test = cdll.LoadLibrary("./libtarget.so")
3 def test_callback1(val):
4 print "I'm callback1"
5 print val
6 def test_callback2(val):
7 print "I'm callback1"
8 print val
9 CMPFUNC = CFUNCTYPE(None, c_int)
10 cbk1 = CMPFUNC(test_callback1)
11 cbk2 = CMPFUNC(test_callback2)
12 test.func(cbk1,cbk2,1,2)输出：
I'm callback1
1
I'm callback1
2可以看到，在target.c中func函数传入了两个函数指针参数，然后在函数中调用这两个函数。
我们再来仔细分析python中的调用：
好了，关于python ctypes调用C代码的问题就到此为止了，如果朋友们对于这个有什么疑问或者发现有文章中有什么错误，欢迎留言
个人邮箱：linux_downey@sina.com
原创博客，转载请注明出处！
祝各位早日实现项目丛中过，bug不沾身.
（完）
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