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Python小技巧(11)--Python调用C/C++动态链接库

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Python调用C/C++动态链接库----来源于cookbook第十五章

记录第十五章中比较有意思的部分

使用ctypes来从python中调用C/C++的动态链接库

将C/C++代码编译成动态链接库，然后使用Python的ctypes模块加以调用，从而提升整体执行效率。

其中C/C++函数原型主要有以下几种主要的形式，分别对应不同的调用方法：

  • 仅常规类型，无指针
  • 包含指针的常规类型，或使用指针实现多返回值
  • C数组
  • 结构体

假设有以下的C函数原型

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// 仅常规类型，无指针
int funa(int x, double y);

// 包含指针的常规类型，或使用指针实现多返回值
/* 假设 y 是第二个返回值 */
int funb(int x, double *y);

// C数组
double func(double *a ,int n);

// 结构体
struct Point
{
    double x,y;
}
double fund(Point *x, Point *y);

且上述的函数被编译成动态链接库func.dll，那么在Python中需要按照以下方法来调用对应函数

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import ctypes

# 先加载动态链接库
dll = ctypes.cdll.LoadLibrary("func.dll")

# 仅常规类型，无指针
def funa_warp(x, y):
    # 从dll中获取到函数
    funa = dll.funa
    # 给定函数原型
    funa.argtypes = (ctypes.c_int, ctypes.c_double)
    # 函数返回值
    funa.restype = ctypes.c_int
    # 调用
    return funa(x, y)

# 包含指针的常规类型，或使用指针实现多返回值
def funb_warp(x, y):
    # 从dll中获取到函数
    funb = dll.funb
    # 给定函数原型，注意指针类型
    funb.argtypes = (ctypes.c_int, ctypes.POINTER(ctypes.c_double))
    # 返回值
    funb.restype = ctypes.c_int
    # 准备好指针返回值
    rem = ctypes.c_double()
    # 调用函数并计算出返回值
    res = funb(x, rem)
    # 返回所有返回值
    return res, rem.value

# C数组
def func_warp(list_):
    # 从dll中获取到函数
    func = dll.func
    # 给定函数原型
    # 构造一个C数组类型，前面括号是类型转换，后面是变长参数
    val = ((ctypes.c_double) * len(list_))(*list_)
    func.argtypes = (val, ctypes.c_int)
    # 返回值
    func.restype = ctypes.c_double
    
    return func(val, len(list_))

# 结构体

# 需要先构造出契合结构体的类
class Point(ctypes.Structure):
    _fields_ = [('x', ctypes.c_double),
                ('y', ctypes.c_double)]
# 然后开始包装函数
def fund_warp(p1, p2):
    # 从dll中获取到函数
    fund = dll.fund
    # 给定函数原型，注意指针类型
    fund.argtypes = (ctypes.POINTER(Point), ctypes.POINTER(Point))
    # 返回值
    fund.restype = ctypes.c_double

    return fund(p1, p2)

除此之外，还有比如指针数组、结构体指针数组等等比较复杂的东西，当时使用的相对比较少。