Python的学习（三十二）---- ctypes库的使用整理
Python中ctypes的使用整理
ctypes是Python的一个外部库，提供和C语言兼容的数据类型，可以很方便地调用C DLL中的函数。ctypes的官方文档在这里。
1. ctypes基本数据类型映射表
参数类型预先设定好，或者在调用函数时再把参数转成相应的c_***类型。ctypes的类型对应如下:
ctypes type C type Python Type
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_bool bool bool
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 longlong 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 float
c_char_p char * string or None
c_wchar_p wchar_t * unicode or None
c_void_p void * int/long or None
对应的指针类型是在后面加上"_p"，如int*是c_int_p等等。在python中要实现c语言中的结构，需要用到类。
2. 加载DLL
访问dll，首先需引入ctypes库
from ctypes import *
假设你已经有了一个的DLL（名字是add.dll)，且该DLL有一个符合cdecl（这里强调调用约定是因为，stdcall调用约定和cdecl调用约定声明的导出函数，在使用python加载时使用的加载函数是不同的，后面会有说明）调用约定的导出函数Add。
stdcall调用约定：两种加载方式
Objdll = ctypes.windll.LoadLibrary("dllpath")
Objdll = ctypes.WinDLL("dllpath")
cdecl调用约定：也有两种加载方式
Objdll = ctypes.cdll.LoadLibrary("dllpath")
Objdll = ctypes.CDLL("dllpath")
其实windll和cdll分别是WinDLL类和CDll类的对象。
3. 调用DLL方法
加载dll后会返回一个DLL对象，使用其中的函数方法则相当于操作该对象的对应属性。
注意，经过stdcall声明的方法，如果不是用def文件声明的导出函数或者extern “C” 声明的话，编译器会对函数名进行修改
函数参数申明，通过设置函数的argtypes属性
函数返回类型，函数默认返回c_int类型，如果需要返回其他类型，需要设置函数的restype属性
4. 指针与引用
常用的通过调用ctypes类型的指针函数来创建指针实例：
from ctype import *
i = c_int(1)
pi = POINTER(i)
对指针实例赋值只会改变其指向的内存地址，而不是改变内存的内容，与其他语言类似，如需要可改变内容的字符串，可须使用create_string_buffer()
>>> p = create_string_buffer("Hello", 10) # create a 10 byte buffer
>>> print sizeof(p), repr(p.raw)
10 'Hello/x00/x00/x00/x00/x00'
不带参数的调用指针类型创建一个NULL指针， NULL指针有一个False布尔值
>>> null_ptr = POINTER(c_int)()
>>> print bool(null_ptr)
False
指针实例有一个contents属性，返回这个指针所指向的对象。
另外，byref()是用来传递引用参数，pointer()作为传参通常会创建一个实际的指针对象，当不需要实际指针对象时，则可使用byref()
5. 结构体类型处理
Structures和Unions必须继承Structure和Union基础类，它们都在ctypes模块中定义，每一个子类必须定义个_fields_属性，_fields_是一个二维的tuples列表，包含着每个field的name及type，这field类型必须是一个ctypes类型，如c_int，或者任何其他的继承ctypes的类型，如Structure, Union, Array, 指针等。
例如有一个简单结构，包含两个整型x和y，可如下初始化一个结构：
from ctypes import *
import types
class Test(Structure):
_fields_ = [('x', c_int),
('y', c_char)]
test1 = Test(1, 2)
'
运行运行
另外，如结构体用于链表操作，即包含指向结构体指针时，若直接定义：
from ctypes import *
import types
class Test(Structure):
_fields_ = [('x', c_int),
('y', c_char),
('next', Test)]
则python会报错type未定义，：
from ctypes import *
import types
class Test(Structure):
pass
Test._fields_ = [('x', c_int),
('y', c_char),
('next', POINTER(Test))]
'
运行运行
6. 数组定义
数组包含一个固定数目的相同类型的实例，常用创建数组类型是对一个数据类型与一个正数相乘，例如：
ArrayType = Test * 10
初始化和使用数组：
>>> from ctypes import *
>>> TenIntegers = c_int * 10
>>> ii = TenIntegers(1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10)
>>> print ii
<c_long_Array_10 object at 0x...>
>>> for i in ii: print i,
7. 回调函数
ctypes可以从python可调用对象中创建一个c可调用的函数指针，这些通常被称为回调函数。
（这个等用到时，再仔细研究。。。）
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Python 使用ctypes包进行打包和解包（Structure <-> str）
在本文中，我们将介绍如何使用Python的ctypes包进行打包和解包操作。ctypes是Python的外部函数库，它允许Python调用C库中的函数。通过ctypes，我们可以使用Python访问底层的C函数，并进行相应的操作。在本文中，我们将重点介绍如何使用ctypes进行数据结构的打包和解包操作。
：Python 教程
ctypes简介
ctypes是Python中用于调用C库的外部函数库，它提供了与C兼容的数据类型和相应的函数。它可以用来调用存在于共享库（.dll、.so）或者C函数库（.lib、.a）中的函数。通过ctypes，我们可以通过Python调用C函数，进行底层的操作。ctypes提供了诸多的函数和类，用于处理不同的数据类型和函数调用方式。在本文中，我们将重点介绍ctypes中的结构体打包和解包操作。
打包操作（Structure -> bytes）
打包操作是将结构体（Structure）中的数据转为字节流（bytes）的过程。在C语言中，结构体是用来组织一组不同类型的数据的，通过结构体，我们可以将相关的数据进行组织和操作。在Python中，我们也可以使用ctypes中的Structure类定义结构体，并将其转换为字节流。
以下是使用ctypes进行打包操作的示例代码：
import ctypes
# 定义结构体
class Point(ctypes.Structure):
_fields_ = [("x", ctypes.c_int),
("y", ctypes.c_int)]
# 创建结构体对象
point = Point(10, 20)
# 将结构体对象转为字节流
packed_data = ctypes.string_at(ctypes.byref(point), ctypes.sizeof(point))
print(packed_data)
Python
Copy
在上述代码中，我们首先导入了ctypes模块，并定义了一个Point结构体，包含了两个整型字段x和y。然后我们创建了一个结构体对象point，并将它转换为字节流packed_data。最后，我们使用print语句输出了packed_data的内容。
运行上述代码，输出结果为：b’\n\x00\x00\x00\x14\x00\x00\x00’。可以看到，结构体对象point被成功转换为了字节流。
解包操作（bytes -> Structure）
解包操作是将字节流（bytes）转换为结构体（Structure）的过程。与打包操作相反，解包操作将字节流还原为结构体对象，方便我们对数据进行操作和访问。
以下是使用ctypes进行解包操作的示例代码：
import ctypes
# 定义结构体
class Point(ctypes.Structure):
_fields_ = [("x", ctypes.c_int),
("y", ctypes.c_int)]
# 创建空的结构体对象
point = Point()
# 解包操作，将字节流转为结构体对象
data = b'\n\x00\x00\x00\x14\x00\x00\x00'
ctypes.memmove(ctypes.byref(point), data, ctypes.sizeof(point))
# 访问解包后的结构体对象
print(point.x, point.y)
Python
Copy
在上述代码中，我们还是首先导入了ctypes模块，并定义了一个Point结构体。然后我们创建了一个空的结构体对象point。接着，我们使用ctypes中的memmove函数将字节流data解包到point中。最后，我们使用print语句输出了point.x和point.y字段的值。
运行上述代码，输出结果为：10 20。可以看到，字节流data被成功解包为了结构体对象point，并且成功访问了其中的字段数据。
三、结构体对应
如果在c中定义了结构体
#define _NL_TC_MAX 20
#define _NL_TC_NAME_MAX 100
typedef struct NLDJ_TC_Out
{
int dwNum;
float fScales;
char model[128];
char dsClassName[_NL_TC_MAX][_NL_TC_NAME_MAX];
} NLDJ_TC_Out;
则python中要定义成class
class Struct_NLDJ_TC_Out(Structure):
_fields_ = [("dwNum", c_int),("fScales", c_float), ("model", c_char*128),("dsClassName",c_char * 100 *20)]
//声明一个结构体变量
djTCVarOut = Struct_NLDJ_TC_Out()
特别注意：二维数组的时候要倒着写维度
四、指针
函数 说明
byref(x [, offset]) 返回 x 的地址，x 必须为 ctypes 类型的一个实例。相当于 c 的 &x 。 offset 表示偏移量。
pointer(x) 创建并返回一个指向 x 的指针实例， x 是一个实例对象。
POINTER(type) 返回一个类型，这个类型是指向 type 类型的指针类型， type 是 ctypes 的一个类型。
byref 很好理解，传递参数的时候就用这个，用 pointer 创建一个指针变量也行，不过 byref 更快。
而 pointer 和 POINTER 的区别是，pointer 返回一个实例，POINTER 返回一个类型。甚至你可以用 POINTER 来做 pointer 的工作：
>>> a = c_int(66) # 创建一个 c_int 实例
>>> b = pointer(a) # 创建指针
>>> c = POINTER(c_int)(a) # 创建指针
>>> b
<__main__.LP_c_long object at 0x00E12AD0>
>>> c
<__main__.LP_c_long object at 0x00E12B20>
>>> b.contents # 输出 a 的值
c_long(66)
>>> c.contents # 输出 a 的值
c_long(66)
其实前面我们已经有用到了POINTER，看二部分的代码
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