文章1

前言

朋友的公司是做GPS的，上周聯系到我要幫做個程序把他們平臺的車輛定位跟蹤數據和省里的平臺對接。看一下官方提供的三個文檔，洋洋灑灑共一百多頁，一大堆協議的定義甚是齊全，好在官方的文件中也帶有個封裝好通信功能的DLL和一個調用此接口的c++ DEMO程序，既然有現成的可用，那就不必去看他的協議了。

說實話，參加工作之后就基本沒用過c++，生疏了。特別是要用c++操作數據庫，對我來說比割幾刀還要痛苦。官方的API中已經很詳盡，要做的就是從現有平臺的數據庫中獲取車輛定位信息，通過官方的API發送到省中心平臺。

本想用C#給官方API做個包裝，省得再去動用C++，可是看到此API中定義有幾個Struct，而且下行數據都是通過回調函數方式提供，google了一下，似乎C#對調用有回調函數的C DLL不是很順暢，于是放棄了，想到了Python。

一、Python之ctypes

ctypes是Python的一個外部庫，提供和C語言兼容的數據類型，可以很方便地調用C DLL中的函數。在Python2.5官方安裝包都帶有ctypes

1.1版。ctypes的官方文檔在這里。

ctypes的使用非常簡明，如調用cdecl方式的DLL只需這樣：

以上代碼運行后輸出 a=1,b=2,a+b=3。

二、加載庫和普通函數的調用

官方API提供的庫中有幾個主要的函數：

在Python中加載使用：

參數類型可以像上面的代碼一樣預先設定好，或者在調用函數時再把參數轉成相應的c_***類型。ctypes的類型對應如下:

如此，完成了簡單的第一步。

三、C語言中的Struct數據結構

在發送實時定位數據的函數SendUPRealLocation中有一個參數是結構體類型 _stBPDynamicData。python中沒有struct這種數據結構，ctypes很周全，對C的struct和union這二種數據類型都提供很好的支持。stBPDynamicData結構的定義如下：

在python中，需要定義一個與這兼容的類，繼承于ctypes.Structure，其中還用到一個_StructTime結構，這里一并貼出代碼：

gpsData是我自己加的一個類，用于記錄每輛車的信息。

現在就可以使用SendUPRealLocation函數發送車輛實時數據了：

注意SendUPRealLocation第三個參數是_stBPDynamicData * 指針類型，所以要用ctypes.addressof()取參數的地址。

四、回調函數

寫到這里就忍不住嘮叨幾句，這個系統的協議設計的太有 “個性”了。這個系統的功能說起來也不復雜，就是要GPS運營商把指定的車輛位置信息發送到中心平臺，同時中心平臺可以向各GPS終端發送一些數據和指令，比如傳送文字信息到終端，或者要求終端拍張照片反饋到中心。

這個協議流程是這樣，運營商端主動連接到中心服務器，然后此連接只用于傳輸向中心平臺主動發送的數據。登錄成功了之后呢，中心平臺再向運營商的IP建立一個連接，用于中心下發的數據和指令。官方稱為“雙鏈路”。

于是，就要求運營商必須要有固定的公網IP(這個不是問題，據了解GPS運營商服務器都有固定IP)，而且這個程序必須運行在有公網IP的電腦上或采用端口映射之類的方法。可是俺開發設計時是在大教育局域網中的，搞個端口映射都不可能更別談公網IP了。于是，在調試下行數據部分功能時就只能遠程到運營商服務器上去調試了。

回歸正題。

要使用回調函數，需要先用 CFUNCTYPE 定義回調函數的類型，官方API中有十多個回調函數注冊，定義摘抄：

在python中，定義相應的類型和回調處理函數：

其中SendUpCommunicateAck是回應中心，告知已經收到信息。二個參數類型和downTextInfo中的參數類型一到，所以可以不用初始化聲明此函數的參數定義。

其余的回調函數用相同的方法處理。

結尾

調試完API對接部分功能后，在想用哪個py庫操作數據庫比較方便呢，找了一下之后才想到為何不用ironPython而可以直接使用ado.net訪問數據庫，豈不是更爽。

于是把代碼搬到ironPython2.6中試試，讓我十分驚喜的是不用做任何個性代碼直接運行成功！ironPython 2.6中的ctypes和Python2.6的一樣都是1.1.0版。

文章2

Python調用Dll

摘抄網上的例子.

python中的模塊 ctypes.py可以很方便的調用windows中的dll文件(動態鏈接庫)所提供的輸出函數，方法是：

如我們有一個test.dll文件，內部定義如下：

extern"C"{int__stdcall test(void*p,intlen)

{returnlen;

}

}

在python中我們可以用以下兩種方式載入

1.importctypes

dll=ctypes.windll.LoadLibrary('test.dll')2.importctypes

dll=ctypes.WinDll('test.dll')

其中ctypes.windll為ctypes.WinDll類的一個對象，已經在ctypes模塊中定義好的。在test.dll中有test接口，可直接用dll調用即可

nRst=dll.test( )printnRst

由于在test這個接口中需要傳遞兩個參數，一個是void類型的指針，它指向一個緩沖區。一個是該緩沖區的長度。因此我們要獲取到python中的字符串的指針和長度

#方法一：

sBuf='aaaaaaaaaabbbbbbbbbbbbbb'pStr=ctypes.c_char_p( )

pStr.value=sBuf

pVoid=ctypes.cast( pStr, ctypes.c_void_p ).value

nRst=dll.test( pVoid, len( pStr.value) )

#方法二：

test = dll.test

test.argtypes = [ctypes.c_char_p, ctypes.c_int]

test.restypes = ctypes.c_int

nRst = test(sBuf, len(sBuf))

如果修改test.dll中接口的定義如下：

extern"C"{int__cdecl test(void*p,intlen)

{returnlen;

}

}

由于接口中定義的是cdecl格式的調用，所以在python中也需要用相應的類型

1.importctypes

dll=ctypes.cdll.LoadLibrary('test.dll')

##注：一般在linux下為test.o文件，同樣可以使用如下的方法：

## dll = ctypes.cdll.LoadLibrary('test.o')2.importctypes

dll=ctypes.CDll('test.dll')

=====================================================================

# -*- coding: GBK -*-

from ctypes import *

dll = windll.LoadLibrary('JBA188.dll')

a = dll.test()

print '測試設備連接狀態%s' % a

srcName = c_char_p("publish_pd.bin")

decName = c_char_p('d:\\publish_pd.bin')

b = dll.upfile(srcName,decName)

print '將文件上傳至計算機%s' % b

pStr = c_char_p()

pStr.value = ''

c = dll.getdatetime(pStr);

print '讀取抄表機時間%s' % c

print pSt

文章3

Python是一門功能強大的高級腳本語言，它的強大不僅表現在其自身的功能上，而且還表現在其良好的可擴展性上，正因如此，Python已經開始受到越來越多人的青睞，并且被屢屢成功地應用于各類大型軟件系統的開發過程中。

與其它普通腳本語言有所不同，Python程序員可以借助Python語言提供的API，使用C或者C++來對Python進行功能性擴展，從而即可以利用Python方便靈活的語法和功能，又可以獲得與C或者C++幾乎相同的執行性能。執行速度慢是幾乎所有腳本語言都具有的共性，也是倍受人們指責的一個重要因素，Python則通過與C語言的有機結合巧妙地解決了這一問題，從而使腳本語言的應用范圍得到了很大擴展。

在用Python開發實際軟件系統時，很多時候都需要使用C/C++來對Python進行擴展。最常見的情況是目前已經存在一個用C編寫的庫，需要在Python語言中使用該庫的某些功能，此時就可以借助Python提供的擴展功能來實現。此外，由于Python從本質上講還是一種腳本語言，某些功能用Python實現可能很難滿足實際軟件系統對執行效率的要求，此時也可以借助Python提供的擴展功能，將這些關鍵代碼段用C或者C++實現，從而提供程序的執行性能。

本文主要介紹Python提供的C語言擴展接口，以及如何使用這些接口和C/C++語言來對Python進行功能性擴展，并輔以具體的實例講述如何實現Python的功能擴展。

Python是用C語言實現的一種腳本語言，本身具有優良的開放性和可擴展性，并提供了方便靈活的應用程序接口(API)，從而使得C/C++程序員能夠在各個級別上對Python解釋器的功能進行擴展。在使用C/C++對Python進行功能擴展之前，必須首先掌握Python解釋所提供的C語言接口。

Python是一門面向對象的腳本語言，所有的對象在Python解釋器中都被表示成PyObject，PyObject結構包含Python對象的所有成員指針，并且對Python對象的類型信息和引用計數進行維護。在進行Python的擴展編程時，一旦要在C或者C++中對Python對象進行處理，就意味著要維護一個PyObject結構。

在Python的C語言擴展接口中，大部分函數都有一個或者多個參數為PyObject指針類型，并且返回值也大都為PyObject指針。

為了簡化內存管理，Python通過引用計數機制實現了自動的垃圾回收功能，Python中的每個對象都有一個引用計數，用來計數該對象在不同場所分別被引用了多少次。每當引用一次Python對象，相應的引用計數就增1，每當消毀一次Python對象，則相應的引用就減1，只有當引用計數為零時，才真正從內存中刪除Python對象。

下面的例子說明了Python解釋器如何利用引用計數來對Pyhon對象進行管理：

例1:refcount.py

class refcount:

# etc.

r1 = refcount() # 引用計數為1

r2 = r1 # 引用計數為2

del(r1) # 引用計數為1

del(r2) # 引用計數為0，刪除對象

在C/C++中處理Python對象時，對引用計數進行正確的維護是一個關鍵問題，處理不好將很容易產生內存泄漏。Python的C語言接口提供了一些宏來對引用計數進行維護，最常見的是用Py_INCREF()來增加使Python對象的引用計數增1，用Py_DECREF()來使Python對象的引用計數減1。

Python定義了六種數據類型：整型、浮點型、字符串、元組、列表和字典，在使用C語言對Python進行功能擴展時，首先要了解如何在C和Python的數據類型間進行轉化。

2.3.1 整型、浮點型和字符串

在Python的C語言擴展中要用到整型、浮點型和字符串這三種數據類型時相對比較簡單，只需要知道如何生成和維護它們就可以了。下面的例子給出了如何在C語言中使用Python的這三種數據類型：

例2：typeifs.c

// build an integer

PyObject* pInt = Py_BuildValue("i", 2003);

assert(PyInt_Check(pInt));

int i = PyInt_AsLong(pInt);

Py_DECREF(pInt);

// build a float

PyObject* pFloat = Py_BuildValue("f", 3.14f);

assert(PyFloat_Check(pFloat));

float f = PyFloat_AsDouble(pFloat);

Py_DECREF(pFloat);

// build a string

PyObject* pString = Py_BuildValue("s", "Python");

assert(PyString_Check(pString);

int nLen = PyString_Size(pString);

char* s = PyString_AsString(pString);

Py_DECREF(pString);

2.3.2 元組

Python語言中的元組是一個長度固定的數組，當Python解釋器調用C語言擴展中的方法時，所有非關鍵字(non-keyword)參數都以元組方式進行傳遞。下面的例子示范了如何在C語言中使用Python的元組類型：

例3：typetuple.c

// create the tuple

PyObject* pTuple = PyTuple_New(3);

assert(PyTuple_Check(pTuple));

assert(PyTuple_Size(pTuple) == 3);

// set the item

PyTuple_SetItem(pTuple, 0, Py_BuildValue("i", 2003));

PyTuple_SetItem(pTuple, 1, Py_BuildValue("f", 3.14f));

PyTuple_SetItem(pTuple, 2, Py_BuildValue("s", "Python"));

// parse tuple items

int i;

float f;

char *s;

if (!PyArg_ParseTuple(pTuple, "ifs", &i, &f, &s))

PyErr_SetString(PyExc_TypeError, "invalid parameter");

// cleanup

Py_DECREF(pTuple);

2.3.3 列表

Python語言中的列表是一個長度可變的數組，列表比元組更為靈活，使用列表可以對其存儲的Python對象進行隨機訪問。下面的例子示范了如何在C語言中使用Python的列表類型：

例4：typelist.c

// create the list

PyObject* pList = PyList_New(3); // new reference

assert(PyList_Check(pList));

// set some initial values

for(int i = 0; i < 3; ++i)

PyList_SetItem(pList, i, Py_BuildValue("i", i));

// insert an item

PyList_Insert(pList, 2, Py_BuildValue("s", "inserted"));

// append an item

PyList_Append(pList, Py_BuildValue("s", "appended"));

// sort the list

PyList_Sort(pList);

// reverse the list

PyList_Reverse(pList);

// fetch and manipulate a list slice

PyObject* pSlice = PyList_GetSlice(pList, 2, 4); // new reference

for(int j = 0; j < PyList_Size(pSlice); ++j) {

PyObject *pValue = PyList_GetItem(pList, j);

assert(pValue);

}

Py_DECREF(pSlice);

// cleanup

Py_DECREF(pList);

2.3.4 字典

Python語言中的字典是一個根據關鍵字進行訪問的數據類型。下面的例子示范了如何在C語言中使用Python的字典類型：

例5：typedic.c

// create the dictionary

PyObject* pDict = PyDict_New(); // new reference

assert(PyDict_Check(pDict));

// add a few named values

PyDict_SetItemString(pDict, "first",

Py_BuildValue("i", 2003));

PyDict_SetItemString(pDict, "second",

Py_BuildValue("f", 3.14f));

// enumerate all named values

PyObject* pKeys = PyDict_Keys(); // new reference

for(int i = 0; i < PyList_Size(pKeys); ++i) {

PyObject *pKey = PyList_GetItem(pKeys, i);

PyObject *pValue = PyDict_GetItem(pDict, pKey);

assert(pValue);

}

Py_DECREF(pKeys);

// remove a named value

PyDict_DelItemString(pDict, "second");

// cleanup

Py_DECREF(pDict);

在了解了Python的C語言接口后，就可以利用Python解釋器提供的這些接口來編寫Python的C語言擴展，假設有如下一個C語言函數：

例6：example.c

int fact(int n)

{

if (n <= 1)

return 1;

else

return n * fact(n - 1);

}

該函數的功能是計算某個給定自然數的階乘，如果想在Python解釋器中調用該函數，則應該首先將其實現為Python中的一個模塊，這需要編寫相應的封裝接口，如下所示：

例7: wrap.c

#include

PyObject* wrap_fact(PyObject* self, PyObject* args)

{

int n, result;

if (! PyArg_ParseTuple(args, "i:fact", &n))

return NULL;

result = fact(n);

return Py_BuildValue("i", result);

}

static PyMethodDef exampleMethods[] =

{

{"fact", wrap_fact, METH_VARARGS, "Caculate N!"},

{NULL, NULL}

};

void initexample()

{

PyObject* m;

m = Py_InitModule("example", exampleMethods);

}

一個典型的Python擴展模塊至少應該包含三個部分：導出函數、方法列表和初始化函數。

要在Python解釋器中使用C語言中的某個函數，首先要為其編寫相應的導出函數，上述例子中的導出函數為wrap_fact。在Python的C語言擴展中，所有的導出函數都具有相同的函數原型：

PyObject* method(PyObject* self, PyObject* args);

該函數是Python解釋器和C函數進行交互的接口，帶有兩個參數：self和args。參數self只在C函數被實現為內聯方法(built-in method)時才被用到，通常該參數的值為空(NULL)。參數args中包含了Python解釋器要傳遞給C函數的所有參數，通常使用Python的C語言擴展接口提供的函數PyArg_ParseTuple()來獲得這些參數值。

所有的導出函數都返回一個PyObject指針，如果對應的C函數沒有真正的返回值(即返回值類型為void)，則應返回一個全局的None對象(Py_None)，并將其引用計數增1，如下所示：

PyObject* method(PyObject *self, PyObject *args)

{

Py_INCREF(Py_None);

return Py_None;

}

方法列表中給出了所有可以被Python解釋器使用的方法，上述例子對應的方法列表為：

static PyMethodDef exampleMethods[] =

{

{"fact", wrap_fact, METH_VARARGS, "Caculate N!"},

{NULL, NULL}

};

方法列表中的每項由四個部分組成：方法名、導出函數、參數傳遞方式和方法描述。方法名是從Python解釋器中調用該方法時所使用的名字。參數傳遞方式則規定了Python向C函數傳遞參數的具體形式，可選的兩種方式是METH_VARARGS和METH_KEYWORDS，其中METH_VARARGS是參數傳遞的標準形式，它通過Python的元組在Python解釋器和C函數之間傳遞參數，若采用METH_KEYWORD方式，則Python解釋器和C函數之間將通過Python的字典類型在兩者之間進行參數傳遞。

所有的Python擴展模塊都必須要有一個初始化函數，以便Python解釋器能夠對模塊進行正確的初始化。Python解釋器規定所有的初始化函數的函數名都必須以init開頭，并加上模塊的名字。對于模塊example來說，則相應的初始化函數為:

void initexample()

{

PyObject* m;

m = Py_InitModule("example", exampleMethods);

}

當Python解釋器需要導入該模塊時，將根據該模塊的名稱查找相應的初始化函數，一旦找到則調用該函數進行相應的初始化工作，初始化函數則通過調用Python的C語言擴展接口所提供的函數Py_InitModule()，來向Python解釋器注冊該模塊中所有可以用到的方法。

要在Python解釋器中使用C語言編寫的擴展模塊，必須將其編譯成動態鏈接庫的形式。下面以RedHat Linux 8.0為例，介紹如何將C編寫的Python擴展模塊編譯成動態鏈接庫：

[xiaowp@gary code]$ gcc -fpic -c -I/usr/include/python2.2 \

-I /usr/lib/python2.2/config \

example.c wrapper.c

[xiaowp@gary code]$ gcc -shared -o example.so example.o wrapper.o

當生成Python擴展模塊的動態鏈接庫后，就可以在Python解釋器中使用該擴展模塊了，與Python自帶的模塊一樣，擴展模塊也是通過import命令引入后再使用的，如下所示：

[xiaowp@gary code]$ python

Python 2.2.1 (#1, Aug 30 2002, 12:15:30)

[GCC 3.2 20020822 (Red Hat Linux Rawhide 3.2-4)] on linux2

Type "help", "copyright", "credits" or "license" for more information.

>>> import example

>>> example.fact(4)

24

>>>

作為一門功能強大的腳本語言，Python將被更加廣泛地應用于各個領域。為了克服腳本語言執行速度慢的問題，Python提供了相應的C語言擴展接口，通過將影響執行性能的關鍵代碼用C語言實現，可以很大程度上提高用Python編寫的腳本在運行時的速度，從而滿足實際需要。

與50位技術專家面對面20年技術見證，附贈技術全景圖

總結

以上是生活随笔為你收集整理的python ctypes模块安装_ctypes模块扩展python的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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