Python如何调用C库（Windows & Linux）

软硬件环境

ubuntu 18.04 64bit
windows 10 64bit
Python 3.8
GCC 4.9
visual studio

前言

在做 python 开发中，经常会碰到，需要通过调用 C 的一个动态链接库来获取相应的值。本文详细讲解了 Windows 和 Linux 2个平台上的不同实现。

linux版的动态库

写个简单的 C 代码，test.c

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

char * printStr(const char *p,const char *q)
{
    printf("%s",p);
    printf("%s",q);
    return "djstava";
}

通过以下命令编译成动态链接库

gcc -fPIC -shared -o libtest.so test.c

python3中调用

要调用 C 库中的函数，需要用到 ctypes 这个模块

from ctypes import *

handle = cdll.LoadLibrary('libtest.so')
func = handle.printStr
func.argtypes = (c_char_p,c_char_p)
func.restype = c_char_p
tmp = handle.printStr("hello".encode("utf-8"),"world".encode("utf-8"))
print(tmp.decode("utf-8"))

程序执行结果

helloworlddjstava

程序解释

func.argtypes = (c_char_p,c_char_p)
func.restype = c_char_p

这2句是分别设置参数数据类型和返回值类型，如果不进行设置，直接调用的话，参数可以正常接收，但是返回值永远是个 int 值，传入的字符串参数必须为 encode("utf-8")，否则在 c 库中仅会打印为首字符

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handle = cdll.LoadLibrary('libtest.so')
ret = handle.printStr("hello".encode("utf-8"),"world".encode("utf-8"))

关于其它数据类型的 argtypes 的设置，请查阅参考文献中的链接

windows版的动态库

Visual Studio 编译 dll，在需要抛出的方法前加入 __declspec(dllexport)，比如下面 C 代码

__declspec(dllexport) unsigned int crc32( const unsigned char *s, unsigned int len)
{
  unsigned int i;
  unsigned int crc32val=0xffffffff;
 printf("len==%d\n",len);
  for (i = 0;  i < len;  i ++)
      crc32val =  crc32_tab[(crc32val ^ s[i]) & 0xff] ^ ((crc32val >> 8)&0x00FFFFFF);

  return ~crc32val;
}

然后打开 X64 Native Tools Command Prompt 工具命令行提示符，这里不能使用 powershell 或者 cmd

windows ctype

进入到 C 源码目录，分别执行以下两条命令，第一条命令是生成目标文件 .obj，第二条命令是链接目标文件，生成动态库，生成的 dll 是64位的

cl /c crc.c
link /dll crc.obj

至此，dll 文件就生成了，它就是我们需要的动态链接库， dll 的调用跟 so 的方法一样，这里不再赘述

python call c

备注

如果在执行 python 调用时报如下的错误

File "client.py", line 35, in <module>
    data_crc = CRC.calcStrCRC(recv_buffer[20:], recv_buffer[8] - 14)
  File "D:\longjing\clientdemo\crc.py", line 33, in calcStrCRC
    handle = cdll.LoadLibrary('crc.dll')
  File "D:\tools\anaconda3\lib\ctypes\__init__.py", line 426, in LoadLibrary
    return self._dlltype(name)
  File "D:\tools\anaconda3\lib\ctypes\__init__.py", line 348, in __init__
    self._handle = _dlopen(self._name, mode)
OSError: [WinError 193] %1 不是有效的 Win32 应用程序。

大概率是 dll 位数不匹配的问题。这里提供一个查看 dll 到底是32位还是64位的方法，即使用 Visual Studio 自带的工具 dumpbin

dumpbin /headers libipanelcrc_64bit.dll

windows ctype

参考资料

https://docs.python.org/3/library/ctypes.html