python使用ctypes呼叫擴充套件模組的例項方法

我們知道python的執行效率不是很高，而且由於GIL的原因，導致python不能充分利用多核CPU。一般的解決方式是使用多程式，但是多程式開銷比較大，而且程式之間的通訊也會比較麻煩。因此在解決效率問題上，我們會把那些比較耗時的模組使用C或者C++編寫，然後編譯成動態連結庫，Windows上面是dll，linux上面則是so，編譯好之後，交給python去呼叫。而且透過擴充套件模組的方式還可以解決python的GIL的問題，因此如果想要利用多核，我們仍然可以透過擴充套件模組的方式。

python如何呼叫擴充套件模組

python呼叫擴充套件模組的一種比較簡單的方式就是使用ctypes這個庫，這個庫是python官方提供的，任何一個版本的python都可以使用，我們透過ctypes可以很輕鬆地呼叫擴充套件模組。

演示

#include <stdio.h>
void test()
{
  printf("hello world\n");
}

我們定義了一個很簡單的函式，下面我們就可以將其編譯成擴充套件模組了。在Windows是dll，linux上是so，編譯的命令是一樣的。我這裡以Windows 為例，記得在Windows上要安裝MinGW，或者安裝VsCode，我這裡使用的是MinGW，因為VsCode太大了。

gcc -o dll檔案或者so檔案 -shared c或者c++原始檔

我這裡的C原始檔叫做1.c，我們編譯成mmp.dll吧，所以命令就可以這麼寫：gcc -o mmp.dll -shared 1.c

下面就可以使用python去呼叫了。

import ctypes
# 使用ctypes很簡單，直接import進來，然後使用ctypes.CDLL這個類來載入動態模組
# 如果在Windows上還可以使用ctypes.WinDLL。
# 因為看ctypes原始碼的話，會發現WinDLL也是一個類並且繼承自CDLL
# 所以在linux上使用ctypes.CDLL，
# 而在Windows上既可以使用WinDLL、也可以使用CDLL載入動態模組
lib = ctypes.CDLL("./mmp.dll") # 載入之後就得到了擴充套件模組
# 我們可以直接透過.的方式去呼叫裡面的函式了，會發現成功列印
lib.test() # hello world
# 但是為了確定是否存在這個函式，我們一般會使用反射去獲取
# 因為如果函式不存在透過.的方式呼叫會拋異常的
func = getattr(lib, "test", None)
if func:
  print(func) # <_FuncPtr object at 0x0000029F75F315F0>
  func() # hello world
# 不存在test_xx這個函式，所以得到的結果為None
func1 = getattr(lib, "test_xx", None)
print(func1) # None

所以使用ctypes去呼叫擴充套件模組非常方便

1.透過ctypes.CDLL("dll或者so的路徑")，如果是Windows還可以使用ctypes.WinDLL("dll路徑")。另外這兩種載入方式分別等價於:ctypes.CDLL("dll或者so的路徑") == ctypes.cdll.LoadLibrary("dll或者so的路徑")，ctypes.WinDLL("dll路徑") == ctypes.windll.LoadLibrary("dll路徑")。但是注意的是：linux上只能使用ctypes.CDLL和ctypes.cdll.LoadLibrary，而Windows上ctypes.CDLL、ctypes.cdll.LoadLibrary、ctypes.WinDLL、ctypes.windll.LoadLibrary都可以使用。但是一般我們都使用ctypes.CDLL即可，另外注意的是：dll或者so檔案的路徑最好是絕對路徑，即便不是也要表明層級，比如我們這裡的py檔案和dll檔案是在同一個目錄下，但是我們載入的時候不可以寫mmp.dll，這樣會報錯找不到，要寫成./mmp.dll。

2.載入動態模組之後會返回一個物件，我們上面起名為lib，這個lib就是得到的擴充套件模組了。

3.然後可以直接透過lib呼叫裡面的函式，但是一般我們會使用反射的方式來獲取，因為不知道函式到底存不存在，如果不存在直接呼叫會丟擲異常，如果存在這個函式我們才會執行。