Python 調用 C/C++ 的程序主要有兩種方式：

使用 ctypes 調用動態庫

ctypes 的方式相對來說成本較低，首先 ctypes 是內置庫，使用方便，使用的過程中與 C/C++ 動態庫的邏輯是完全獨立的，互相可以單獨維護。但是相對也有明顯的缺點，C++ 在編譯后的函數名會變，ctypes 使用起來不方便，API 相對也比較繁瑣，寫起來略微麻煩一些，使用出錯的話會導致進程退出。

本文主要介紹 ctypes 的基本用法，可以對現有的 C/C++ 代碼進行簡單的二次封裝后進行使用。筆者認為 ctypes 本身還是比較適合輕量級的使用場景，如果邏輯較為復雜的，請考慮使用 C/C++ 擴展的方式。

本文的 Python 以 2.7 版本為例，編譯使用 gcc。

簡單示例

寫一個簡單的 Hello 來說明一下最基本的用法。首先定義一個簡單的 c 函數。

//hello_module.c

#include

int hello(const char* name) {

printf("hello %s!\n", name);

return 0;

}

編譯生成動態庫，動態庫不同的系統后綴不同（Windows 的 dll，Linux 的 so，Mac 的 dylib），需要注意，本文以 so 為例。

gcc -fPIC -shared hello_module.c -o hello_module.so

通過 ctypes 來進行動態庫加載及函數調用，注意 windows 的調用方式有專有的 API。

import ctypes

lib = ctypes.cdll.LoadLibrary("hello_module.so")

lib.hello("world") # hello world!

以上便是簡單的 ctypes 使用流程，加載動態庫，然后就可以調用動態庫中的函數。

有幾點需要注意的地方：

類型的隱私轉換的，python 的 str 轉換為了 c 的 const char*

默認的函數返回值認為是 int，不為 int 的需要自行修改

函數的參數類型未指定，只能使用 ctypes 自帶的類型隱私轉換

基礎類型可以參考官方文檔的對應表格，需要額外說明的一點是，int 和 uint 都有對應的 8、16、32、64 的類型可供使用。

數組和指針類型

基本類型中只包含了 c_char_p 和 c_void_p 兩個指針類型，其他的指針類型該如何使用？數組該如何定義和使用？我們來看看這兩個類型的使用。

編寫一個為數組求和的函數。

//sum_module.c

#include

int sum(int a[], size_t len) {

int ret = 0;

for (size_t i = 0; i < len; i++) {

ret += a[i];

}

return ret;

}

int sum2(int* a, size_t len) {

int ret = 0;

for (size_t i = 0; i < len; i++) {

ret += a[i];

}

return ret;

}

和上面一樣進行編譯，生成動態庫

gcc -fPIC -shared sum_module.c -o sum_module.so

像之前一樣來使用，看下會怎樣。

import ctypes

lib = ctypes.cdll.LoadLibrary("sum_module.so")

lib.sum([1, 2, 3], 3)

#Traceback (most recent call last):

# File "demo.py", line 7, in

# lib.sum([1, 2, 3], 3)

#ctypes.ArgumentError: argument 1: : Don't know how to convert parameter 1

會發現 ctypes 報錯了，不知道類型如何進行轉換，也就是說 ctypes 的隱式轉換是不支持數組類型的。

我們需要用 ctypes 的數組來傳參數。

import ctypes

lib = ctypes.cdll.LoadLibrary("sum_module.so")

array = (ctypes.c_int * 3)(1, 2, 3)

print lib.sum(array, len(array))

i = ctypes.c_int(5)

print lib.sum(i, 1)

ctypes 的數組定義就是用 ctypes 中的類型 * 大小。

下面我們看一下指針的用法。

import ctypes

lib = ctypes.cdll.LoadLibrary("sum_module.so")

i = ctypes.c_int(5)

lib.sum2.argtypes = (ctypes.POINTER(ctypes.c_int), ctypes.c_size_t)

print lib.sum2(ctypes.pointer(i), 1)

POINTER 是用來定義指針類型，pointer 用來獲取一個變量的指針，相當于 C 里面的 &。

pointer 的用法需要注意的是，必須在 ctypes 類型上使用，不能在 python 類型上使用。

import ctypes

i = ctypes.c_int(5)

print ctypes.pointer(i) # <__main__.LP_c_int object at 0x10566f7a0>

i = 5

print ctypes.pointer(i) # TypeError: _type_ must have storage info

這就是數組和指針的基本使用方式，注意指針和數組的區分，這里定義的 sum 和 sum2 只是舉例，sum2 第一個參數也可以接受數組，這個和在 C 里面是一樣的。

函數參數類型和返回值類型

之前的例子只有一個明確指定了參數類型，沒有指定返回類型。返回類型默認是 int，如果需要返回非 int 的類型就需要進行指定。

指定參數類型的好處在于，ctypes 可以處理指針的轉換，無需代碼中進行轉換。

繼續使用上一個 sum2 函數為例。

i = ctypes.c_int(5)

lib.sum2.argtypes = (ctypes.POINTER(ctypes.c_int), ctypes.c_size_t)

print lib.sum2(ctypes.pointer(i), 1)

print lib.sum2(i, 1)

可以使用 pointer(i) 和 i 作為 sum2 的第一個參數，會自動處理是否為指針的情況。

結構體

結構體在 ctypes 需要進行類的定義，類型和指針的使用方式和之前一致。

下面我們看一個 struct 定義的實例。

import ctypes

"""

typedef struct _user {

int type;

uint64_t userid;

char username[64];

unsigned int created_at;

} user;

"""

class User(ctypes.Structure):

_fields_ = [

('type', ctypes.c_int),

('userid', ctypes.c_uint64),

('username', ctypes.c_char * 64),

('created_at', ctypes.c_uint),

]

print ctypes.POINTER(User) # u = User()

print ctypes.pointer(u) # <__main__.LP_User object at 0x10982c7a0>

總結

ctypes 也支持聯合體 union，但是因為不常用，所以本文沒有提及。有需要的可以參考官方文檔。

參考資料

總結

以上是生活随笔為你收集整理的ctypes python_Python ctypes 使用总结的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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