使用ctypes实现python类型和C语言类型之间的相互转化

Posted 2020-11-26 traditional

楔子

我们知道可以使用ctypes调用扩展模块，主要是调用扩展模块中使用C编写好的函数，但这些函数肯定都是需要参数的，还有返回值，不然编写扩展模块有啥用呢。那么问题来了，不同的语言变量类型不同，所以python能够直接往C编写的函数中传参吗？显然不行，所以ctypes还提供了大量的类，帮我们将python中的类型转成C语言中的类型。

python类型与C语言类型之间的转换

我们说了，python中类型不能直接往C语言的函数中传递(整型是个例外)，那么ctypes就提供了很多的类可以帮助我们将python的类型转成C语言的类型。常见的类型分为以下几种：数值、字符、指针

数值类型转换

c语言的数值类型分为如下：

• int：整型
• unsigned int：无符号整型
• short：短整型
• unsigned short：无符号短整型
• long：长整形
• unsigned long：无符号长整形
• long long：64位机器上等同于long
• unsigned long long：等同于unsigned long
• float：单精度浮点型
• double：双精度浮点型
• long double：看成是double即可
• _Bool：布尔类型
• ssize_t：等同于long或者long long
• size_t：等同于unsigned long或者unsigned long long

import ctypes

# 下面都是ctypes中提供的类，将python中的对象传进去，就可以转换为C语言能够识别的类型
print(ctypes.c_int(1))  # c_long(1)
print(ctypes.c_uint(1))  # c_ulong(1)
print(ctypes.c_short(1))  # c_short(1)
print(ctypes.c_ushort(1))  # c_ushort(1)
print(ctypes.c_long(1))  # c_long(1)
print(ctypes.c_ulong(1))  # c_ulong(1)

# c_longlong等价于c_long，c_ulonglong等价于c_ulong
print(ctypes.c_longlong(1))  # c_longlong(1)
print(ctypes.c_ulonglong(1))  # c_ulonglong(1)

print(ctypes.c_float(1.1))  # c_float(1.100000023841858)
print(ctypes.c_double(1.1))  # c_double(1.1)

# 在64位机器上，c_longdouble等于c_double
print(ctypes.c_longdouble(1.1))  # c_double(1.1)

print(ctypes.c_bool(True))  # c_bool(True)

# 相当于c_longlong和c_ulonglong
print(ctypes.c_ssize_t(10))  # c_longlong(10)
print(ctypes.c_size_t(10))  # c_ulonglong(10)

字符类型转换

c语言的字符类型分为如下：

• char：一个ascii字符或者-128~127的整型
• wchar：一个unicode字符
• unsigned char：一个ascii字符或者0~255的一个整型

import ctypes

# 必须传递一个ascii字符并且是字节，或者一个int,来代表c里面的字符
print(ctypes.c_char(b"a"))  # c_char(b'a')
print(ctypes.c_char(97))  # c_char(b'a')

# 传递一个unicode字符，当然ascii字符也是可以的,并且不是字节形式
print(ctypes.c_wchar("憨"))  # c_wchar('憨')

# 和c_char类似，但是c_char既可以传入字符、也可以传整型，而这里的c_byte则要求必须传递整型。
print(ctypes.c_byte(97))  # c_byte(97)
print(ctypes.c_ubyte(97))  # c_ubyte(97)

指针类型转换

c语言的指针类型分为如下：

• char *：字符指针
• wchar_t *：字符指针
• void *：空指针

import ctypes

# c_char_p就是c里面字符数组指针了
# char *s = "hello world";
# 那么这里面也要传递一个bytes类型的字符串,返回一个地址
print(ctypes.c_char_p(b"hello world"))  # c_char_p(2082736374464)

# 直接传递一个unicode，同样返回一个地址
print(ctypes.c_wchar_p("憨八嘎~"))  # c_wchar_p(2884583039392)

# ctypes.c_void_p后面演示

至于其他的类型，比如整型指针啊、数组啊、结构体啊、回调函数啊，ctypes都支持，我们后面会介绍。