Linux下Python调用C语言

一：Python调用C语言场景

1，已经写好的C语言代码，不容易用Python实现，想直接通过Python调用写好的C语言代码

2，C比Python快（只是从语言层面，不能绝对说C程序就是比Python快）

3，想直接调用C语言丰富的库

二：Python的CTypes库

Python中调用C语言不止一种方法，常见的有：

1.SWIG，编写一个额外的接口文件来作为SWIG(终端工具)的入口

2.通过CTypes调用

3.使用Python/C API方法

但是 CTypes是最简单上手的一种，本文将用CTypes来演示如何在Python中调用C

可以先看看CTypes支持的类或者方法

>>> import ctypes
>>>
>>> dir(ctypes)
['ARRAY', 'ArgumentError', 'Array', 'BigEndianStructure', 'CDLL', 'CFUNCTYPE', 'DEFAULT_MODE', 'LibraryLoader', 'LittleEndianStructure', 'POINTER', 'PYFUNCTYPE', 'PyDLL', 'RTLD_GLOBAL', 'RTLD_LOCAL', 'SetPointerType', 'Structure', 'Union', '_CFuncPtr', '_FUNCFLAG_CDECL', '_FUNCFLAG_PYTHONAPI', '_FUNCFLAG_USE_ERRNO', '_FUNCFLAG_USE_LASTERROR', '_Pointer', '_SimpleCData', '__builtins__', '__cached__', '__doc__', '__file__', '__loader__', '__name__', '__package__', '__path__', '__spec__', '__version__', '_c_functype_cache', '_calcsize', '_cast', '_cast_addr', '_check_size', '_ctypes_version', '_dlopen', '_endian', '_memmove_addr', '_memset_addr', '_os', '_pointer_type_cache', '_reset_cache', '_string_at', '_string_at_addr', '_sys', '_wstring_at', '_wstring_at_addr', 'addressof', 'alignment', 'byref', 'c_bool', 'c_buffer', 'c_byte', 'c_char', 'c_char_p', 'c_double', 'c_float', 'c_int', 'c_int16', 'c_int32', 'c_int64', 'c_int8', 'c_long', 'c_longdouble', 'c_longlong', 'c_short', 'c_size_t', 'c_ssize_t', 'c_ubyte', 'c_uint', 'c_uint16', 'c_uint32', 'c_uint64', 'c_uint8', 'c_ulong', 'c_ulonglong', 'c_ushort', 'c_void_p', 'c_voidp', 'c_wchar', 'c_wchar_p', 'cast', 'cdll', 'create_string_buffer', 'create_unicode_buffer', 'get_errno', 'memmove', 'memset', 'pointer', 'py_object', 'pydll', 'pythonapi', 'resize', 'set_errno', 'sizeof', 'string_at', 'wstring_at']
>>>

其中cdll类对于我们接下来调用C非常有用处，我们通过help来查看cdll类，可以看到可以通过LoadLibrary来加载C的库（在Linux中是.so，在windows中是.dll）

三：实战

1，调用C语言的函数

首先我们在C语言中实现三个简单函数

#include<stdio.h>

void cprintf()
{
	printf("Hello word!\n");
	return;
}

int add(int a, int b)
{
	return a+b;
}

int cscanf()
{
	int a;
	int b;
	scanf("%d %d",&a,&b);
	return a+b;
}

三个函数，一个是有打印函数，一个是有传参函数，一个是有输入函数，将C编译成动态库

gcc -fPIC -c ctest.c  -o ctest.o
gcc -shared -o libctest.so ctest.o

然后我们在Python中调用这三个函数，

from ctypes import *

cLib = cdll.LoadLibrary('./libctest.so')

cLib.cprintf()

a = 1
b = 2
sum = cLib.add(a,b)
print(f'{a}+{b}={sum}')

cSum = cLib.cscanf()
print(f'cSum={cSum}')

运行

可以看到运行结果与我们想要的结果一致

2，调用C语言返回值是指针的函数

C代码

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<string.h>
#define uint8_t   unsigned char
#define uint16_t  unsigned short
                                                     
                                                     
typedef struct TagMyStruct
{
    char name[10];
    uint8_t age;
    int score;
} MyStruct,*MyStructPointer;
 
 
MyStructPointer cstruct_get_data_pointer() // 返回结构体指针
{
    MyStructPointer pt = (MyStructPointer)malloc(sizeof(MyStructPointer));
    strcpy(pt->name, "ftz");
    pt->age = 18;
    pt->score = 88;
    return pt;
}
 
 
MyStruct cstruct_get_data_self() // 返回结构体
{
    return (MyStruct){"csdn",100,99};
}

python调用

from ctypes import *

cLib = cdll.LoadLibrary('./cstruct.so')


class MyStruct(Structure):
    _fields_ = [
        ('name', c_char*10),
        ('age', c_ubyte),
        ('score', c_int),        
    ]
   
cLib.cstruct_get_data_self.restype = MyStruct #指定函数返回值结构体本身
dat = cLib.cstruct_get_data_self() 
print("=====get struct self from .so function=======")
print("name=",dat.name)
print("age=",dat.age)
print("score=",dat.score)
 
cLib.cstruct_get_data_pointer.restype = POINTER(MyStruct) #指定函数返回值结构体指针
dat = cLib.cstruct_get_data_pointer() 
print("=====get struct point from .so function=======")
print("name=",dat.contents.name)
print("age=",dat.contents.age)
print("score=",dat.contents.score)

运行结果