ctypes初学者

Question

我的任务是将一个c库“包装”成一个python类。在这个问题上，文件含糊得令人难以置信。看起来他们希望只有高级的python用户才会实现ctype。嗯，我是python的初学者，需要帮助。

一些循序渐进的帮助将是很棒的。

所以我有我的c库。我做什么好？我应该把什么文件放在哪里？如何导入库？我读到可能有一种方法可以“自动包装”到Python？

(顺便说一句，我在python.net上做了ctype教程，但它不能工作。这意味着他们认为我应该能够完成剩下的步骤。

实际上，这就是我在他们的代码中得到的错误：

File "importtest.py", line 1
   >>> from ctypes import *
   SyntaxError: invalid syntax

在这方面我真的需要一些循序渐进的帮助！谢谢~

Answer 1

这里有一个快速而肮脏的ctype教程。

首先，编写你的C库。下面是一个简单的Hello world示例：

testlib.c

#include <stdio.h>

void myprint(void);

void myprint()
{
    printf("hello world\n");
}

现在将其编译为共享库(mac fix found here)：

$ gcc -shared -Wl,-soname,testlib -o testlib.so -fPIC testlib.c

# or... for Mac OS X 
$ gcc -shared -Wl,-install_name,testlib.so -o testlib.so -fPIC testlib.c

然后，使用ctype编写一个包装器：

testlibwrapper.py

import ctypes

testlib = ctypes.CDLL('/full/path/to/testlib.so')
testlib.myprint()

现在执行它：

$ python testlibwrapper.py

您应该会看到输出

Hello world
$

如果您已经有了一个库，那么可以跳过本教程中的非python部分。通过将库放在/usr/lib或其他标准目录中，确保ctype可以找到它。如果这样做，就不需要在编写包装器时指定完整路径。如果选择不执行此操作，则在调用ctypes.CDLL()时必须提供库的完整路径。

这不是一个更全面的教程的地方，但是如果你在这个网站上寻求关于特定问题的帮助，我相信社区会帮助你的。

PS:我假设您使用的是Linux，因为您使用过ctypes.CDLL('libc.so.6')。如果你使用的是另一个操作系统，情况可能会有一点变化(或者很大)。

Answer 2

Chinmay Kanchi的回答很好，但我想要一个将变量/数组传递并返回给C++代码的函数的示例。我想我应该把它包含在这里，以防它对其他人有用。

传递和返回整数的

函数的C++代码接受一个整数并将返回值加1，

extern "C" int add_one(int i)
{
    return i+1;
}

另存为文件test.cpp，请注意required外部的"C“(对于C代码，可以将其删除)。这是用g++编译的，其参数类似于Chinmay Kanchi的答案。

g++ -shared -o testlib.so -fPIC test.cpp

Python代码使用numpy.ctypeslib中的load_library，假定共享库的路径与Python脚本位于同一目录中，

import numpy.ctypeslib as ctl
import ctypes

libname = 'testlib.so'
libdir = './'
lib=ctl.load_library(libname, libdir)

py_add_one = lib.add_one
py_add_one.argtypes = [ctypes.c_int]
value = 5
results = py_add_one(value)
print(results)

这会像预期的那样打印6。

传递和打印数组的

您还可以按如下方式传递数组，对于打印数组元素的C代码，

extern "C" void print_array(double* array, int N)
{
    for (int i=0; i<N; i++) 
        cout << i << " " << array[i] << endl;
}

它像以前一样编译，并以相同的方式导入。使用此函数的额外Python代码将是，

import numpy as np

py_print_array = lib.print_array
py_print_array.argtypes = [ctl.ndpointer(np.float64, 
                                         flags='aligned, c_contiguous'), 
                           ctypes.c_int]
A = np.array([1.4,2.6,3.0], dtype=np.float64)
py_print_array(A, 3)

其中我们指定数组，print_array的第一个参数是指向对齐的c_contiguous 64位浮点数的Numpy数组的指针，第二个参数是整数，它告诉C代码Numpy数组中元素的数量。然后通过C代码打印，如下所示，

1.4
2.6
3.0

Answer 3

首先:您在python示例中看到的>>>代码是一种表明它是Python代码的方式。它用于将Python代码与输出分开。如下所示：

>>> 4+5
9

在这里我们可以看到，以>>>开头的代码行是Python代码，9是它的结果。如果你启动一个Python解释器，它看起来就是这样的，这就是为什么它是这样做的。

永远不要在>>> .py 文件中输入部件。

这解决了你的语法错误。

其次，ctypes只是包装Python库的几种方法之一。其他方法是SWIG，它将查看您的Python库并生成一个公开C API的Python C扩展模块。另一种方法是使用Cython。

它们都有优点和缺点。

SWIG只会将你的C API暴露给Python。这意味着您没有获得任何对象或任何东西，您必须创建一个单独的Python文件来完成这些操作。然而，通常会有一个名为"wowza“的模块和一个名为"_wowza”的SWIG模块，它是C API的包装器。这是一种既好又简单的做事方式。

Cython生成一个C扩展文件。它的好处是，您编写的所有Python代码都是用C编写的，所以您编写的对象也是用C编写的，这可以提高性能。但是你必须学习它是如何与C语言接口的，所以学习如何使用它需要做一些额外的工作。

ctypes的好处是不需要编译C代码，所以用它来包装其他人编写的标准库非常好，并且已经存在于Windows和OS的二进制版本中。