Python调用C/C++动态链接库的方法详解

本文以实例讲解了Python调用C/C++ DLL动态链接库的方法，具体示例如下：

示例一：

首先，在创建一个DLL工程(本例创建环境为VS 2005)，头文件：

    //hello.h
    #ifdef EXPORT_HELLO_DLL
    #define HELLO_API __declspec(dllexport)
    #else
    #define HELLO_API __declspec(dllimport)
    #endif
    extern "C"
    {
     HELLO_API int IntAdd(int , int);
    }

CPP文件：

    //hello.cpp
    #define EXPORT_HELLO_DLL
    #include "hello.h"
    HELLO_API int IntAdd(int a, int b)
    {
     return a + b;
    }

这里有两个注意点：

（1）弄清楚编译的时候函数的调用约定采用的cdecl还是stdcall，因为根据DLL中函数调用约定方式，Python将使用相应的函数加载DLL。

（2）如果采用C++的工程，那么导出的接口需要extern "C"，这样python中才能识别导出的函数。

我的工程中采用__cdecl函数调用约定方式进行编译链接产生hello.dll，然后Python中采用ctypes库对hello.dll进行加载和函数调用：

    from ctypes import *
    dll = cdll.LoadLibrary('hello.dll');
    ret = dll.IntAdd(2, 4);
    print ret;

至此，第一个小例子已经完成了，读者可以自己动手尝试一下运行效果。

示例二：

示例一只是一个"hello world"级别的程序，实际运用中更多的需要传递数据结构、字符串等，才能满足我们的需求。那么本示例将展示，如何传递数据结构参数，以及如何通过数据结构获取返回值。

首先编写DLL工程中的头文件：

    //hello.h
    #ifdef EXPORT_HELLO_DLL
    #define HELLO_API __declspec(dllexport)
    #else
    #define HELLO_API __declspec(dllimport)
    #endif

    #define ARRAY_NUMBER 20
    #define STR_LEN 20

    struct StructTest
    {
     int number;
     char* pChar;
     char str[STR_LEN];
     int iArray[ARRAY_NUMBER];
    };

    extern "C"
    {
     //HELLO_API int IntAdd(int , int);
     HELLO_API char* GetStructInfo(struct StructTest* pStruct);
    }

CPP文件如下：

    //hello.cpp
    #include <string.h>
    #define EXPORT_HELLO_DLL
    #include "hello.h"

    HELLO_API char* GetStructInfo(struct StructTest* pStruct)
    {
     for (int i = 0; i < ARRAY_NUMBER; i++)
     pStruct->iArray[i] = i;
     pStruct->pChar = "hello python!";
     strcpy (pStruct->str, "hello world!");
     pStruct->number = 100;
     return "just OK";
    }

GetStructInfo这个函数通过传递一个StructTest类型的指针，然后对对象中的属性进行赋值，最后返回"just OK".

编写Python调用代码如下，首先在Python中继承Structure构造一个和C DLL中一致的数据结构StructTest，然后设置函数GetStructInfo的参数类型和返回值类型，最后创建一个StructTest对象，并将其转化为指针作为参数，调用函数GetStrcutInfo，最后通过输出数据结构的值来检查是否调用成功：

    from ctypes import *
    ARRAY_NUMBER = 20;
    STR_LEN = 20;
    #define type
    INTARRAY20 = c_int * ARRAY_NUMBER;
    CHARARRAY20 = c_char * STR_LEN;
    #define struct
    class StructTest(Structure):
      _fields_ = [
        ("number", c_int),
        ("pChar", c_char_p),
        ("str", CHARARRAY20),
        ("iArray", INTARRAY20)
            ]
    #load dll and get the function object
    dll = cdll.LoadLibrary('hello.dll');
    GetStructInfo = dll.GetStructInfo;
    #set the return type
    GetStructInfo.restype = c_char_p;
    #set the argtypes
    GetStructInfo.argtypes = [POINTER(StructTest)];
    objectStruct = StructTest();
    #invoke api GetStructInfo
    retStr = GetStructInfo(byref(objectStruct));
    #check result
    print "number: ", objectStruct.number;
    print "pChar: ", objectStruct.pChar;
    print "str: ", objectStruct.str;
    for i,val in enumerate(objectStruct.iArray):
      print 'Array[i]: ', val;
    print retStr;

总结:

1. 用64位的Python去加载32位的DLL会出错
   2. 以上只是些测试程序，在编写Python过程中尽可能的使用"try Except"来处理异常
2. 注意在Python与C DLL交互的时候字节对齐问题
   4. ctypes库的功能还有待继续探索