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Python調用windows下DLL詳解 - ctypes庫的使用

本文轉載自   查看原文   2016-04-01 15:21   37054    python

在python中某些時候需要C做效率上的補充，在實際應用中，需要做部分數據的交互。使用python中的ctypes模塊可以很方便的調用windows的dll（也包括linux下的so等文件），下面將詳細的講解這個模塊（以windows平台為例子），當然我假設你們已經對windows下怎么寫一個DLL是沒有問題的。
  
引入ctypes庫 

  1. from ctypes import *   

假設你已經有了一個的DLL（名字是add.dll)，且該DLL有一個符合cdecl（這里強調調用約定是因為，stdcall調用約定和cdecl調用約定聲明的導出函數，在使用python加載時使用的加載函數是不同的，后面會有說明）調用約定的導出函數Add。
建立一個Python文件DllCall.py測試： 

 
  1. from ctypes import *  
  2. dll = CDLL("add.dll")  
  3. print dll.Add(1, 102)  

結果：103 
  
上面是一個簡單的例子。下面簡單聊一下調用流程： 
1、加載DLL 
上面已經說過，加載的時候要根據你將要調用的函數是符合什么調用約定的。 
stdcall調用約定：兩種加載方式 

 
  1. Objdll = ctypes.windll.LoadLibrary("dllpath")  
  2. Objdll = ctypes.WinDLL("dllpath")   

cdecl調用約定：也有兩種加載方式 

 
  1. Objdll = ctypes.cdll.LoadLibrary("dllpath")  
  2. Objdll = ctypes.CDLL("dllpath")  
  3. /*其實windll和cdll分別是WinDLL類和CDll類的對象。*/  

  
2、調用dll中的方法 
在1中加載dll的時候會返回一個DLL對象（假設名字叫Objdll），利用該對象就可以調用dll中的方法。 
e.g.如果dll中有個方法名字叫Add（注意如果經過stdcall聲明的方法，如果不是用def文件聲明的導出函數或者extern “C” 聲明的話，編譯器會對函數名進行修改，這個要注意，我想你們懂的。）
調用：nRet = Objdll.Add(12, 15) 即完成一次調用。 
  
看起來調用似乎很簡單，不要只看表象，呵呵，這是因為Add這個函數太簡單了，現在假設函數需要你傳入一個int類型的指針（int*），可以通過庫中的byref關鍵字來實現，假設現在調用的函數的第三個參數是個int類型的指針。

 
  1. intPara = c_int(9)  
  2. dll.sub(23, 102, byref(intPara))  
  3. print intPara.value  

如果是要傳入一個char緩沖區指針，和緩沖區長度，方法至少有四種： 

 
  1. # 方法1  
  2. szPara = create_string_buffer('/0'*100)  
  3. dll.PrintInfo(byref(szPara), 100);  
  4. print szPara.value  
  5.   
  6. # 方法2  
  7. sBuf = 'aaaaaaaaaabbbbbbbbbbbbbb'  
  8. pStr = c_char_p( )  
  9. pStr.value = sBuf  
  10. #pVoid = ctypes.cast( pStr, ctypes.c_void_p ).value  
  11. dll.PrintInfo(pStr, len(pStr.value))  
  12. print pStr.value  
  13.   
  14. # 方法3  
  15. strMa = "/0"*20  
  16. FunPrint  = dll.PrintInfo  
  17. FunPrint.argtypes = [c_char_p, c_int]  
  18. #FunPrint.restypes = c_void_p  
  19. nRst = FunPrint(strMa, len(strMa))  
  20. print strMa,len(strMa)  
  21.   
  22. # 方法4  
  23. pStr2 = c_char_p("/0")  
  24. print pStr2.value  
  25. #pVoid = ctypes.cast( pStr, ctypes.c_void_p ).value  
  26. dll.PrintInfo(pStr2, len(pStr.value))  
  27. print pStr2.value  

  
3、C基本類型和ctypes中實現的類型映射表 
ctypes數據類型          C數據類型 
c_char                          char 
c_short                         short 
c_int                             int 
c_long                          long 
c_ulong                        unsign long 
c_float                          float 
c_double                      double 
c_void_p                       void 
對應的指針類型是在后面加上"_p"，如int*是c_int_p等等。 
在python中要實現c語言中的結構，需要用到類。 
  
4、DLL中的函數返回一個指針。 
雖然這不是個好的編程方法，不過這種情況的處理方法也很簡單，其實返回的都是地址，把他們轉換相應的python類型，再通過value屬性訪問。 

 
  1. pchar = dll.getbuffer()  
  2. szbuffer = c_char_p(pchar)  
  3. print szbuffer.value  

  
5、處理C中的結構體類型 
為什么把這個單獨提出來說呢，因為這個是最麻煩也是最復雜的，在python里面申明一個類似c的結構體，要用到類，並且這個類必須繼承自Structure。 
先看一個簡單的例子： 
C里面dll的定義如下： 

 
  1. typedef struct _SimpleStruct  
  2. {  
  3.     int    nNo;  
  4.     float  fVirus;  
  5.     char   szBuffer[512];  
  6. } SimpleStruct, *PSimpleStruct;  
  7. typedef const SimpleStruct*  PCSimpleStruct;  
  8.   
  9. extern "C"int  __declspec(dllexport) PrintStruct(PSimpleStruct simp);  
  10. int PrintStruct(PSimpleStruct simp)  
  11. {  
  12.     printf ("nMaxNum=%f, szContent=%s", simp->fVirus, simp->szBuffer);  
  13. return simp->nNo;  
  14. }  

  
Python的定義： 

 
  1. from ctypes import *  
  2. class SimpStruct(Structure):  
  3.     _fields_ = [ ("nNo", c_int),  
  4.               ("fVirus", c_float),  
  5.               ("szBuffer", c_char * 512)]  
  6.   
  7. dll = CDLL("AddDll.dll")  
  8. simple = SimpStruct();  
  9. simple.nNo = 16  
  10. simple.fVirus = 3.1415926  
  11. simple.szBuffer = "magicTong/0"  
  12. print dll.PrintStruct(byref(simple))  


上面例子結構體很簡單，但是如果結構體里面有指針，甚至是指向結構體的指針，處理起來會復雜很多，不過Python里面也有相應的處理方法，下面這個例子來自網上，本來想自己寫個，懶得寫了，能說明問題就行：
C代碼如下： 

 
  1. typedef struct   
  2.   
  3. {  
  4.   
  5. char words[10];  
  6.   
  7. }keywords;  
  8.   
  9.    
  10.   
  11. typedef struct   
  12.   
  13. {  
  14.   
  15. keywords *kws;  
  16.   
  17. unsigned int len;  
  18.   
  19. }outStruct;  
  20.   
  21. extern "C"int __declspec(dllexport) test(outStruct *o);  
  22.   
  23. int test(outStruct *o)  
  24.   
  25. {  
  26.   
  27. unsigned int i = 4;  
  28.   
  29. o->kws = (keywords *)malloc(sizeof(unsigned char) * 10 * i);  
  30.   
  31. strcpy(o->kws[0].words, "The First Data");  
  32.   
  33. strcpy(o->kws[1].words, "The Second Data");  
  34.   
  35.    
  36.   
  37. o->len = i;  
  38.   
  39. return 1;  
  40.   
  41. }  

Python代碼如下： 

  1. class keywords(Structure):  
  2.   
  3.         _fields_ = [('words', c_char *10),]  
  4.   
  5.    
  6.   
  7. class outStruct(Structure):  
  8.   
  9.         _fields_ = [('kws', POINTER(keywords)),  
  10.   
  11.                     ('len', c_int),]  
  12.   
  13. o = outStruct()  
  14.   
  15. dll.test(byref(o))  
  16.   
  17.    
  18.   
  19. print o.kws[0].words;  
  20.   
  21. print o.kws[1].words;  
  22.   
  23. print o.len  

  
6、例子 
說得天花亂墜，嘿嘿，還是看兩個實際的例子。 
例子1： 
這是一個GUID生成器，其實很多第三方的python庫已經有封裝好的庫可以調用，不過這得裝了那個庫才行，如果想直接調用一些API，對於python來說，也要借助一個第三方庫才行，這個例子比較簡單，就是用C++調用win32 API來產生GUID，然后python通過調用C++寫的dll來獲得這個GUID。
C++代碼如下： 

 
  1. extern "C"__declspec(dllexport) char* newGUID();   
  2.   
  3. char* newGUID()   
  4.   
  5. {  
  6.   
  7.      static char buf[64] = {0};  
  8.   
  9.      statc GUID guid;  
  10.   
  11.      if (S_OK == ::CoCreateGuid(&guid))   
  12.   
  13.      {  
  14.   
  15.        _snprintf(buf, sizeof(buf),  
  16.   
  17. "%08X-%04X-%04X-%02X%02X-%02X%02X%02X%02X%02X%02X",   
  18.   
  19. guid.Data1,  
  20.   
  21. guid.Data2,  
  22.   
  23. guid.Data3,  
  24.   
  25. guid.Data4[0], guid.Data4[1],  
  26.   
  27. guid.Data4[2], guid.Data4[3],  
  28.   
  29. guid.Data4[4], guid.Data4[5],  
  30.   
  31. guid.Data4[6], guid.Data4[7]  
  32.   
  33. );   
  34.   
  35.        ::MessageBox(NULL, buf, "GUID", MB_OK);   
  36.   
  37.       }  
  38.   
  39.      return (char*)buf;  
  40.   
  41. }  

Python代碼如下： 

 
  1. def CreateGUID():  
  2.   
  3.     """ 
  4.  
  5.     創建一個全局唯一標識符 
  6.  
  7.     類似：E06093E2-699A-4BF2-A325-4F1EADB50E18 
  8.  
  9.     NewVersion 
  10.  
  11.     """  
  12.   
  13.     try:  
  14.   
  15.         # dll path  
  16.   
  17.         strDllPath = sys.path[0] + str(os.sep) + "createguid.dll"  
  18.   
  19.         dll = CDLL(strDllPath)  
  20.   
  21.         b = dll.newGUID()  
  22.   
  23.         a = c_char_p(b)  
  24.   
  25.     except Exception, error:  
  26.   
  27.         print error  
  28.   
  29.         return ""  
  30.   
  31.     return a.value  

  
例子2： 
這個例子是調用kernel32.dll中的createprocessA函數來啟動一個記事本進程 

 
  1. #  -*- coding:utf-8 -*-   
  2.   
  3. from ctypes import *   
  4.   
  5.    
  6.   
  7. # 定義_PROCESS_INFORMATION結構體  
  8.   
  9. class _PROCESS_INFORMATION(Structure):  
  10.   
  11.     _fields_ = [('hProcess', c_void_p),  
  12.   
  13.                 ('hThread', c_void_p),  
  14.   
  15.                 ('dwProcessId', c_ulong),  
  16.   
  17.                 ('dwThreadId', c_ulong)]  
  18.   
  19.    
  20.   
  21. # 定義_STARTUPINFO結構體  
  22.   
  23. class _STARTUPINFO(Structure):  
  24.   
  25.     _fields_ = [('cb',c_ulong),  
  26.   
  27.                 ('lpReserved', c_char_p),  
  28.   
  29.                 ('lpDesktop', c_char_p),  
  30.   
  31.                 ('lpTitle', c_char_p),  
  32.   
  33.                 ('dwX', c_ulong),  
  34.   
  35.                 ('dwY', c_ulong),  
  36.   
  37.                 ('dwXSize', c_ulong),  
  38.   
  39.                 ('dwYSize', c_ulong),  
  40.   
  41.                 ('dwXCountChars', c_ulong),  
  42.   
  43.                 ('dwYCountChars', c_ulong),  
  44.   
  45.                 ('dwFillAttribute', c_ulong),  
  46.   
  47.                 ('dwFlags', c_ulong),  
  48.   
  49.                 ('wShowWindow', c_ushort),  
  50.   
  51.                 ('cbReserved2', c_ushort),  
  52.   
  53.                 ('lpReserved2', c_char_p),  
  54.   
  55.                 ('hStdInput', c_ulong),  
  56.   
  57.                 ('hStdOutput', c_ulong),  
  58.   
  59.                 ('hStdError', c_ulong)]  
  60.   
  61.    
  62.   
  63. NORMAL_PRIORITY_CLASS = 0x00000020 #定義NORMAL_PRIORITY_CLASS  
  64.   
  65. kernel32 = windll.LoadLibrary("kernel32.dll")  #加載kernel32.dll  
  66.   
  67. CreateProcess = kernel32.CreateProcessA   #獲得CreateProcess函數地址  
  68.   
  69. ReadProcessMemory = kernel32.ReadProcessMemory #獲得ReadProcessMemory函數地址  
  70.   
  71. WriteProcessMemory = kernel32.WriteProcessMemory #獲得WriteProcessMemory函數地址  
  72.   
  73. TerminateProcess = kernel32.TerminateProcess  
  74.   
  75.    
  76.   
  77. # 聲明結構體  
  78.   
  79. ProcessInfo = _PROCESS_INFORMATION()  
  80.   
  81. StartupInfo = _STARTUPINFO()  
  82.   
  83. fileName = 'c:/windows/notepad.exe'       # 要進行修改的文件  
  84.   
  85. address = 0x0040103c        # 要修改的內存地址  
  86.   
  87. strbuf = c_char_p("_")        # 緩沖區地址  
  88.   
  89. bytesRead = c_ulong(0)       # 讀入的字節數  
  90.   
  91. bufferSize =  len(strbuf.value)     # 緩沖區大小  
  92.   
  93.    
  94.   
  95. # 創建進程   
  96.   
  97. CreateProcess(fileName, 0, 0, 0, 0, NORMAL_PRIORITY_CLASS,0, 0, byref(StartupInfo), byref(ProcessInfo))  

  


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