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Python Academy · Lezione

ctypes: chiamare librerie C da Python

Carichi librerie condivise e chiami funzioni C utilizzando ctypes.

ctypes: chiamare librerie C da Python è una lezione Python Academy gratuita su CoddyKit. Questa è la lezione 2 di 4. Puoi leggere la lezione completa qui gratuitamente — poi esercitati direttamente nel browser con un editor di codice integrato e un tutor IA disponibile 24/7. Fa parte del percorso di apprendimento Python Academy, e i tuoi progressi si sincronizzano tra il web e l'app CoddyKit. Il corso Python Academy include 4 lezioni in totale.

Che cos'è ctypes?

ctypes è un modulo della libreria standard per caricare librerie C condivise e chiamarne le funzioni da Python, senza bisogno di compilazione.

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!")

Caricamento delle librerie

Utilizzi ctypes.CDLL per la convenzione di chiamata cdecl, usata dalla maggior parte delle librerie C, e WinDLL per le API Windows con convenzione stdcall.

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...

Tipi di dati C

Mappi i tipi Python sui tipi C utilizzando le classi ctypes: c_int, c_double, c_char_p, c_void_p e così via.

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"

Impostazione di argtypes e restype

Dichiari sempre argtypes (tipi dei parametri) e restype (tipo restituito) per evitare crash silenziosi dovuti a incompatibilità tra i tipi.

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

Passaggio di puntatori

Utilizzi ctypes.byref(var) o ctypes.pointer(var) per passare un puntatore a una variabile C.

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)

Strutture

Definisca le strutture C creando sottoclassi di ctypes.Structure ed elencando i relativi _fields_.

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

Array

Crei array C con 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

Callback (puntatori a funzione)

Utilizzi ctypes.CFUNCTYPE per creare una funzione Python richiamabile da C da passare come callback.

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

Caricamento delle DLL Windows

In Windows, utilizzi ctypes.WinDLL per le DLL che usano la convenzione stdcall, ad esempio l'API Windows.

import ctypes   # Windows only

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

Gestione degli errori

Controlli ctypes.get_last_error() (Windows) oppure utilizzi try/except a livello Python per gli errori restituiti come valori speciali.

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()))

Esempio pratico: SHA-256 con OpenSSL

Chiami direttamente SHA256 di OpenSSL tramite ctypes, senza alcuna libreria di binding Python.

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())

Verifica rapida

Perché dovrebbe impostare sempre argtypes e restype su una funzione ctypes?

Riepilogo

ctypes carica librerie C condivise senza compilazione. Dichiari argtypes e restype per ogni funzione. Utilizzi Structure per le strutture C, TypeClass * N per gli array e CFUNCTYPE per i callback.

Domande Frequenti

La lezione «ctypes: chiamare librerie C da Python» è gratuita?

Sì — il testo completo di «ctypes: chiamare librerie C da Python» è gratuito qui sul web. Per esercitarvi in modo interattivo (un editor di codice integrato e un tutor IA 24/7) e sbloccare il resto del corso Python Academy, passa a CoddyKit PRO. Il corso Python Academy include 4 lezioni in totale.

Cosa imparerò in «ctypes: chiamare librerie C da Python»?

Carichi librerie condivise e chiami funzioni C utilizzando ctypes. Eserciti Python Academy con codice pratico che esegui direttamente nel browser, e un tutor IA 24/7 risponde alle tue domande mentre lavori sulla lezione.

Ho bisogno di esperienza per iniziare Python Academy?

Non è richiesta alcuna esperienza precedente. Python Academy su CoddyKit è strutturato per principianti e studenti avanzati, quindi puoi iniziare da qui o dall'inizio e procedere al tuo ritmo. Questa è la lezione 2 di 4.

Quanto tempo richiede la lezione «ctypes: chiamare librerie C da Python»?

La maggior parte delle lezioni CoddyKit richiede circa 5–10 minuti. Ogni lezione è breve e interattiva, quindi fai progressi costanti e riprendi esattamente da dove hai lasciato su web e app.

Posso scrivere ed eseguire codice in questa lezione Python Academy?

Sì. Ogni lezione Python Academy include un editor di codice integrato, quindi scrivi ed esegui codice reale direttamente nel tuo browser e ricevi feedback istantaneo dall'IA — nessuna configurazione locale necessaria.

Tutte le lezioni di questo corso

  1. Perché le estensioni C? Casi d'uso e compromessi
  2. ctypes: chiamare librerie C da Python
  3. cffi: interfaccia per funzioni esterne C
  4. Scrittura di un modulo di estensione C per Python
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