综述

ctypes 是 Python 的外部函数库。它提供了与 C 兼容的数据类型，并允许调用 DLL 或共享库中的函数。可使用该模块以纯 Python 形式对这些库进行封装。

详细内容

载入动态链接库

ctypes 导出了 cdll 对象，在 Windows 系统中还导出了 windll 和 oledll 对象用于载入动态连接库。

通过操作这些对象的属性，你可以载入外部的动态链接库。cdll 载入按标准的 cdecl 调用协议导出的函数，而 windll 导入的库按 stdcall 调用协议调用其中的函数。 oledll 也按 stdcall 调用协议调用其中的函数，并假定该函数返回的是 Windows HRESULT 错误代码，并当函数调用失败时，自动根据该代码甩出一个 OSError 异常。

这是一些 Windows 下的例子。注意：msvcrt 是微软 C 标准库，包含了大部分 C 标准函数，这些函数都是以 cdecl 调用协议进行调用的。

>>> from ctypes import *
>>> print(windll.kernel32)  
<WinDLL 'kernel32', handle ... at ...>
>>> print(cdll.msvcrt)
<CDLL 'msvcrt', handle ... at ...>
>>> libc = cdll.msvcrt
>>>

Windows会自动添加通常的 .dll 文件扩展名

在 Linux 下，必须使用 包含 文件扩展名的文件名来导入共享库。因此不能简单使用对象属性的方式来导入库。因此，你可以使用方法 LoadLibrary()，或构造 CDLL 对象来导入库。

>>> cdll.LoadLibrary("libc.so.6")  
<CDLL 'libc.so.6', handle ... at ...>
>>> libc = CDLL("libc.so.6")
>>> libc
<CDLL 'libc.so.6', handle ... at ...>
>>>

操作导入的动态链接库中的函数

>>> from ctypes import *
>>> libc.printf
<_FuncPtr object at 0x...>
>>> print(windll.kernel32.GetModuleHandleA)  
<_FuncPtr object at 0x...>
>>> print(windll.kernel32.MyOwnFunction)     
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
  File "ctypes.py", line 239, in __getattr__
    func = _StdcallFuncPtr(name, self)
AttributeError: function 'MyOwnFunction' not found
>>>

有时候，dlls的导出的函数名不符合 Python 的标识符规范，比如 "??2@YAPAXI@Z"。此时，你必须使用 getattr() 方法来获得该函数。

>>> getattr(cdll.msvcrt, "??2@YAPAXI@Z")  
<_FuncPtr object at 0x...>
>>>

Windows 下，有些 dll 导出的函数没有函数名，而是通过其顺序号调用。对此类函数，你也可以通过 dll 对象的数值索引来操作这些函数。

>>> cdll.kernel32[1]  
<_FuncPtr object at 0x...>
>>> cdll.kernel32[0]  
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
  File "ctypes.py", line 310, in __getitem__
    func = _StdcallFuncPtr(name, self)
AttributeError: function ordinal 0 not found
>>>

调用函数

如果你用 cdecl 调用方式调用 stdcall 约定的函数，则会甩出一个异常 ValueError。反之亦然。

>>> cdll.kernel32.GetModuleHandleA(None)  
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
ValueError: Procedure probably called with not enough arguments (4 bytes missing)
>>>

>>> windll.msvcrt.printf(b"spam")  
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
ValueError: Procedure probably called with too many arguments (4 bytes in excess)
>>>

基础数据类型

ctypes 定义了一些和C兼容的基本数据类型：

ctypes 类型	C 类型	Python 类型
c_bool	_Bool	bool (1)
c_char	char	单字符字节对象
c_wchar	wchar_t	单字符字符串
c_byte	char	整型
c_ubyte	unsigned char	整型
c_short	short	整型
c_ushort	unsigned short	整型
c_int	int	整型
c_uint	unsigned int	整型
c_long	long	整型
c_ulong	unsigned long	整型
c_longlong	__int64 或 long long	整型
c_ulonglong	unsigned __int64 或 unsigned long long	整型
c_size_t	size_t	整型
c_ssize_t	ssize_t 或 Py_ssize_t	整型
c_float	float	浮点数
c_double	double	浮点数
c_longdouble	long double	浮点数
c_char_p	char * (NUL terminated)	字节串对象或 None
c_wchar_p	wchar_t * (NUL terminated)	字符串或 None
c_void_p	void *	int 或 None

当给指针类型的对象 c_char_p, c_wchar_p 和 c_void_p 等赋值时，将改变它们所指向的 内存地址，而 不是 它们所指向的内存区域的 内容 (这是理所当然的，因为 Python 的 bytes 对象是不可变的):

>>> s = "Hello, World"
>>> c_s = c_wchar_p(s)
>>> print(c_s)
c_wchar_p(139966785747344)
>>> print(c_s.value)
Hello World
>>> c_s.value = "Hi, there"
>>> print(c_s)              # the memory location has changed
c_wchar_p(139966783348904)
>>> print(c_s.value)
Hi, there
>>> print(s)                # first object is unchanged
Hello, World
>>>

但你要注意不能将它们传递给会改变指针所指内存的函数。如果你需要可改变的内存块，ctypes 提供了 create_string_buffer() 函数，它提供多种方式创建这种内存块。当前的内存块内容可以通过 raw 属性存取，如果你希望将它作为NUL结束的字符串，请使用 value 属性:

>>> from ctypes import *
>>> p = create_string_buffer(3)            # create a 3 byte buffer, initialized to NUL bytes
>>> print(sizeof(p), repr(p.raw))
3 b'\x00\x00\x00'
>>> p = create_string_buffer(b"Hello")     # create a buffer containing a NUL terminated string
>>> print(sizeof(p), repr(p.raw))
6 b'Hello\x00'
>>> print(repr(p.value))
b'Hello'
>>> p = create_string_buffer(b"Hello", 10) # create a 10 byte buffer
>>> print(sizeof(p), repr(p.raw))
10 b'Hello\x00\x00\x00\x00\x00'
>>> p.value = b"Hi"
>>> print(sizeof(p), repr(p.raw))
10 b'Hi\x00lo\x00\x00\x00\x00\x00'
>>>

create_string_buffer() 函数替代以前的ctypes版本中的 c_buffer() 函数 (仍然可当作别名使用)和 c_string() 函数。create_unicode_buffer() 函数创建包含 unicode 字符的可变内存块，与之对应的C语言类型是 wchar_t。

使用自定义的数据类型调用函数

>>> class Bottles:
...     def __init__(self, number):
...         self._as_parameter_ = number
...
>>> bottles = Bottles(42)
>>> printf(b"%d bottles of beer\n", bottles)
42 bottles of beer
19
>>>

ctypes会寻找 _as_parameter_属性，然后用该属性作为实际的值
它的类型必须是 integer,string,bytes中的一种

制定函数参数类型

可以通过diaoy .argtypes 来制定函数参数的类型以及顺序

>>> printf.argtypes = [c_char_p, c_char_p, c_int, c_double]
>>> printf(b"String '%s', Int %d, Double %f\n", b"Hi", 10, 2.2)
String 'Hi', Int 10, Double 2.200000
37
>>>
>>> printf(b"%d %d %d", 1, 2, 3)
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
ArgumentError: argument 2: exceptions.TypeError: wrong type
>>> printf(b"%s %d %f\n", b"X", 2, 3)
X 2 3.000000
13
>>>

若参数为自定义类型，则需要实现 from_param() 接口用于类型转换

返回类型