Python Academy · Oppitunti

ctypes: C-kirjastojen kutsuminen Pythonista

Ladatkaa jaettuja kirjastoja ja kutsukaa C-funktioita ctypesillä.

Oppitunti 2/413 vaihetta

ctypes: C-kirjastojen kutsuminen Pythonista on ilmainen Python Academy-oppitunti CoddyKitissä. Tämä on oppitunti 2/4. Voit lukea koko oppitunnin alta ilmaiseksi ja harjoitella sen jälkeen käytännössä selaimessa sisäänrakennetulla koodieditorilla ja ympäri vuorokauden käytettävissä olevan tekoälytuutorin avulla. Oppitunti kuuluu Python Academy-oppimispolkuun, ja edistymisesi synkronoituu verkon ja CoddyKit-sovelluksen välillä. Python Academy-kurssilla on yhteensä 4 oppituntia.

Mikä on ctypes?

ctypes on vakiokirjaston moduuli, jolla jaettuja C-kirjastoja ladataan ja niiden funktioita kutsutaan Pythonista — kääntämistä ei tarvita.

import ctypes

# Load the C standard library
libc = ctypes.CDLL("libc.so.6")   # Linux
# libc = ctypes.CDLL("libSystem.dylib")  # macOS

libc.puts(b"Hello from C!")

Kirjastojen lataaminen

Käyttäkää ctypes.CDLL-luokkaa cdecl-kutsukäytäntöön (useimmat C-kirjastot) ja WinDLL-luokkaa Windowsin stdcall-rajapintoihin.

import ctypes

# Platform-independent approach:
import ctypes.util
libm_name = ctypes.util.find_library("m")
libm = ctypes.CDLL(libm_name)

result = libm.sqrt
result.restype = ctypes.c_double
result.argtypes = [ctypes.c_double]
print(result(2.0))   # 1.4142...

C-tietotyypit

Yhdistäkää Pythonin tyypit C-tyyppeihin ctypes-luokkien avulla: c_int, c_double, c_char_p, c_void_p ja niin edelleen.

import ctypes

x = ctypes.c_int(42)
print(x.value)   # 42

d = ctypes.c_double(3.14)
print(d.value)   # 3.14

s = ctypes.c_char_p(b"hello")
print(s.value)   # b"hello"

argtypes- ja restype-määritteiden asettaminen

Ilmoittakaa aina argtypes (parametrien tyypit) ja restype (palautustyyppi), jotta tyyppien yhteensopimattomuus ei aiheuta huomaamattomia kaatumisia.

import ctypes, ctypes.util

libm = ctypes.CDLL(ctypes.util.find_library("m"))

libm.pow.argtypes = [ctypes.c_double, ctypes.c_double]
libm.pow.restype  = ctypes.c_double

print(libm.pow(2.0, 10.0))   # 1024.0

Osoittimien välittäminen

Käyttäkää ctypes.byref(var)- tai ctypes.pointer(var)-kutsua välittääksenne osoittimen C-muuttujaan.

import ctypes

libc = ctypes.CDLL(None)   # None = current process

value = ctypes.c_int(0)
# Passing pointer to C function:
# libc.some_func(ctypes.byref(value))
print(value.value)

Rakenteet

Määritelkää C-rakenteet perimällä ctypes.Structure ja luettelemalla _fields_-kentät.

import ctypes

class Point(ctypes.Structure):
    _fields_ = [
        ("x", ctypes.c_double),
        ("y", ctypes.c_double),
    ]

p = Point(1.0, 2.0)
print(p.x, p.y)   # 1.0 2.0

Taulukot

Luokaa C-taulukoita lausekkeella TypeClass * N.

import ctypes

IntArray5 = ctypes.c_int * 5
arr = IntArray5(10, 20, 30, 40, 50)
for v in arr:
    print(v, end=" ")   # 10 20 30 40 50

Takaisinkutsut (funktio-osoittimet)

Käyttäkää ctypes.CFUNCTYPE-kutsua luodaksenne C:n kutsuttavissa olevan Python-funktion, jonka voitte välittää takaisinkutsuna.

import ctypes

CompareFunc = ctypes.CFUNCTYPE(ctypes.c_int, ctypes.c_int, ctypes.c_int)

def my_compare(a, b):
    return a - b

c_compare = CompareFunc(my_compare)
# Pass c_compare to a C function expecting a comparator

Windowsin DLL-tiedostojen lataaminen

Käyttäkää Windowsissa ctypes.WinDLL-luokkaa stdcall-kutsukäytäntöä käyttäville DLL-tiedostoille, kuten Windows API:lle.

import ctypes   # Windows only

kernel32 = ctypes.WinDLL("kernel32", use_last_error=True)
kernel32.GetTickCount.restype = ctypes.c_ulong
print(kernel32.GetTickCount())

Virheenkäsittely

Tarkistakaa ctypes.get_last_error() Windowsissa tai käyttäkää Python-tason try/except-rakennetta virheille, jotka palautetaan erityisinä arvoina.

import ctypes

# Many C functions return -1 or NULL on error:
result = some_c_function()
if result == -1:
    raise OSError("C function failed")

# For errno on POSIX:
import os
if result < 0:
    raise OSError(os.strerror(ctypes.get_errno()))

Käytännön esimerkki: SHA-256 OpenSSL:llä

Kutsukaa OpenSSL:n SHA256-funktiota suoraan ctypesin avulla ilman Python-sidontakirjastoa.

import ctypes, ctypes.util

libcrypto = ctypes.CDLL(ctypes.util.find_library("crypto"))

SHA256 = libcrypto.SHA256
SHA256.argtypes = [ctypes.c_char_p, ctypes.c_size_t, ctypes.c_char_p]
SHA256.restype  = ctypes.c_char_p

buf = ctypes.create_string_buffer(32)
SHA256(b"hello", 5, buf)
print(buf.raw.hex())

Pikatarkistus

Miksi ctypes-funktiolle pitäisi aina asettaa argtypes ja restype?

Vastaa interaktiivisessa oppitunnissa

Kertaus

ctypes lataa jaettuja C-kirjastoja ilman kääntämistä. Ilmoittakaa argtypes ja restype jokaiselle funktiolle. Käyttäkää Structure-luokkaa C-rakenteille, TypeClass * N-lauseketta taulukoille ja CFUNCTYPE-luokkaa takaisinkutsuille.

Aloita maksutta

Opi Python tekoälytuutorin avulla — ilmaiseksi

Kirjoita ja suorita oikeaa koodia selaimessa, saa välitöntä apua tekoälytuutorilta ympäri vuorokauden ja jatka siitä, mihin jäit, verkossa tai sovelluksessa.

Kurssit: 76
Oppitunnit: 320

Aloita opiskelu maksutta Näytä koko kurssi

Usein kysytyt kysymykset

Onko oppitunti ”ctypes: C-kirjastojen kutsuminen Pythonista” ilmainen?

Kyllä – oppitunnin ”ctypes: C-kirjastojen kutsuminen Pythonista” koko tekstin voi lukea täällä verkossa ilmaiseksi. Jos haluat harjoitella interaktiivisesti sisäänrakennetulla koodieditorilla ja ympäri vuorokauden käytettävissä olevan tekoälytuutorin avulla sekä avata koko Python Academy-kurssin, päivitä CoddyKit PROhon. Python Academy-kurssilla on yhteensä 4 oppituntia.

Mitä opin oppitunnilla ”ctypes: C-kirjastojen kutsuminen Pythonista”?

Ladatkaa jaettuja kirjastoja ja kutsukaa C-funktioita ctypesillä. Harjoittelet Python Academy-aihetta koodilla, jonka suoritat suoraan selaimessa. Ympäri vuorokauden käytettävissä oleva tekoälytuutori vastaa kysymyksiisi oppitunnin aikana.

Tarvitsenko kokemusta aloittaakseni Python Academy-opiskelun?

Aiempi kokemus ei ole tarpeen. CoddyKitin Python Academy-oppimispolku sopii vasta-alkajista edistyneisiin, joten voit aloittaa tästä tai alusta ja edetä omaan tahtiisi. Tämä on oppitunti 2/4.

Kuinka kauan ”ctypes: C-kirjastojen kutsuminen Pythonista”-oppitunnin suorittaminen kestää?

Useimmat CoddyKitin oppitunnit kestävät noin 5–10 minuuttia. Jokainen oppitunti on lyhyt ja interaktiivinen, joten edistyt tasaisesti ja voit jatkaa siitä, mihin jäit – sekä verkossa että sovelluksessa.

Voinko kirjoittaa ja suorittaa koodia tällä Python Academy-oppitunnilla?

Kyllä. Jokainen Python Academy-oppitunti sisältää sisäänrakennetun koodieditorin, joten voit kirjoittaa ja suorittaa oikeaa koodia suoraan selaimessa ja saada välitöntä palautetta tekoälyltä – paikallista asennusta ei tarvita.

Kaikki tämän kurssin oppitunnit

Miksi C-laajennuksia käytetään? Käyttötapaukset ja kompromissit
ctypes: C-kirjastojen kutsuminen Pythonista
cffi: C:n vierasfunktiorajapinta
Pythonin C-laajennusmoduulin kirjoittaminen

← Takaisin: Python Academy