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 Python调用C/C++动态链接库(DLL)是跨语言编程中常见的技术，它允许Python程序利用C或C++编写的高效代码。本篇将详细解释如何实现这一过程。 我们需要了解C/C++动态链接库。DLL（Dynamic Link Library）是一种可执行文件，它包含了一组可供其他程序使用的函数和资源。在Windows环境下，开发C/C++ DLL通常使用Visual Studio等IDE，如在本例中使用的VS 2005。 创建DLL时，我们需要定义导出的API接口。在C/C++中，通过`extern "C"`来确保函数名不被C++的名称修饰（name mangling），以便Python能够正确识别。在头文件`hello.h`中，定义了一个名为`IntAdd`的函数，其声明如下： ```c extern "C" { HELLO_API int IntAdd(int, int); } ``` `HELLO_API`宏用于根据编译环境决定是导出还是导入函数。当编译DLL时，导出函数需使用`__declspec(dllexport)`；而当在Python中调用时，使用`__declspec(dllimport)`。 接下来，我们在`hello.cpp`中实现`IntAdd`函数： ```cpp HELLO_API int IntAdd(int a, int b) { return a + b; } ``` 编译生成的DLL文件（如`hello.dll`）可以在Python中通过`ctypes`库加载和调用。`ctypes`是Python的标准库，提供了与C数据类型兼容的接口。在Python中调用`IntAdd`的代码如下： ```python from ctypes import * dll = cdll.LoadLibrary('hello.dll') ret = dll.IntAdd(2, 4) print(ret) ``` 示例二展示了如何传递更复杂的数据结构，如结构体。在C/C++中，我们创建了一个名为`StructTest`的结构体，并提供了一个函数`GetStructInfo`，该函数接收一个`StructTest`指针并修改其成员： ```c struct StructTest { int number; char* pChar; char str[STR_LEN]; int iArray[ARRAY_NUMBER]; }; HELLO_API char* GetStructInfo(struct StructTest* pStruct) { // ... 对结构体成员进行操作 ... return "just OK"; } ``` 在Python中，我们使用`ctypes.Structure`子类化`StructTest`，并指定其字段类型： ```python from ctypes import Structure, c_int, c_char_p, c_char, byref ARRAY_NUMBER = 20 STR_LEN = 20 class StructTest(Structure): _fields_ = [ ("number", c_int), ("pChar", c_char_p), ("str", c_char * STR_LEN), ("iArray", c_int * ARRAY_NUMBER) ] ``` 接着，创建`StructTest`对象，设置函数参数和返回值类型，并调用`GetStructInfo`： ```python struct_test = StructTest() dll.GetStructInfo.argtypes = [byref(StructTest)] dll.GetStructInfo.restype = c_char_p dll.GetStructInfo(byref(struct_test)) ``` 通过检查`struct_test`的成员值，可以验证`GetStructInfo`函数是否成功执行。 总结来说，Python调用C/C++ DLL主要涉及以下步骤： 1. 在C/C++中编写DLL，定义导出函数及数据结构。 2. 编译生成DLL文件。 3. 使用Python的`ctypes`库加载DLL。 4. 定义Python中的数据结构，以匹配C/C++中的结构体。 5. 设置函数参数类型和返回值类型。 6. 调用DLL中的函数。 这种技术在需要高性能计算或访问特定硬件API时非常有用，因为C/C++通常能提供比Python更快的执行速度。同时，通过这种方式，我们可以利用已有的C/C++库来扩展Python的功能。