Python调用windows下DLL详解 - ctypes库的使用

转自：https://blog.csdn.net/zmnbehappy/article/details/78697185

在python中某些时候需要C做效率上的补充，在实际应用中，需要做部分数据的交互。使用python中的ctypes模块可以很方便的调用windows的dll（也包括linux下的so等文件），下面将详细的讲解这个模块（以windows平台为例子），当然我假设你们已经对windows下怎么写一个DLL是没有问题的。

引入ctypes库

from ctypes import *  

假设你已经有了一个的DLL（名字是add.dll)，且该DLL有一个符合cdecl（这里强调调用约定是因为，stdcall调用约定和cdecl调用约定声明的导出函数，在使用python加载时使用的加载函数是不同的，后面会有说明）调用约定的导出函数Add。
建立一个Python文件DllCall.py测试：

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

结果：103

上面是一个简单的例子。下面简单聊一下调用流程：

1、加载DLL

上面已经说过，加载的时候要根据你将要调用的函数是符合什么调用约定的。
stdcall调用约定：两种加载方式

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

cdecl调用约定：也有两种加载方式 （其实windll和cdll分别是WinDLL类和CDll类的对象。）

Objdll = ctypes.cdll.LoadLibrary("dllpath")  
Objdll = ctypes.CDLL("dllpath")

2、调用dll中的方法

在1中加载dll的时候会返回一个DLL对象（假设名字叫Objdll），利用该对象就可以调用dll中的方法。
e.g.如果dll中有个方法名字叫Add（注意如果经过stdcall声明的方法，如果不是用def文件声明的导出函数或者extern “C” 声明的话，编译器会对函数名进行修改，这个要注意，我想你们懂的。）
调用：nRet = Objdll.Add(12, 15) 即完成一次调用。

看起来调用似乎很简单，不要只看表象，呵呵，这是因为Add这个函数太简单了，现在假设函数需要你传入一个int类型的指针（int*），可以通过库中的byref关键字来实现，假设现在调用的函数的第三个参数是个int类型的指针。

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

如果是要传入一个char缓冲区指针，和缓冲区长度，方法至少有四种：

# 方法1  
szPara = create_string_buffer('/0'*100)  
dll.PrintInfo(byref(szPara), 100);  
print szPara.value  

# 方法2  
sBuf = 'aaaaaaaaaabbbbbbbbbbbbbb'  
pStr = c_char_p( )  
pStr.value = sBuf  
#pVoid = ctypes.cast( pStr, ctypes.c_void_p ).value  
dll.PrintInfo(pStr, len(pStr.value))  
print pStr.value  

# 方法3  
strMa = "/0"*20  
FunPrint  = dll.PrintInfo  
FunPrint.argtypes = [c_char_p, c_int]  
#FunPrint.restypes = c_void_p  
nRst = FunPrint(strMa, len(strMa))  
print strMa,len(strMa)  

# 方法4  
pStr2 = c_char_p("/0")  
print pStr2.value  
#pVoid = ctypes.cast( pStr, ctypes.c_void_p ).value  
dll.PrintInfo(pStr2, len(pStr.value))  
print pStr2.value  

3、C基本类型和ctypes中实现的类型映射表

ctypes数据类型	C数据类型
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

对应的指针类型是在后面加上”_p”，如int*是c_int_p等等。
在python中要实现c语言中的结构，需要用到类。

4、DLL中的函数返回一个指针。

虽然这不是个好的编程方法，不过这种情况的处理方法也很简单，其实返回的都是地址，把他们转换相应的python类型，再通过value属性访问。

pchar = dll.getbuffer()  
szbuffer = c_char_p(pchar)  
print szbuffer.value  

5、处理C中的结构体类型

为什么把这个单独提出来说呢，因为这个是最麻烦也是最复杂的，在python里面申明一个类似c的结构体，要用到类，并且这个类必须继承自Structure。
先看一个简单的例子：
C里面dll的定义如下：

typedef struct _SimpleStruct  
{  
    int    nNo;  
    float  fVirus;  
    char   szBuffer[512];  
} SimpleStruct, *PSimpleStruct;  
typedef const SimpleStruct*  PCSimpleStruct;  

extern "C"int  __declspec(dllexport) PrintStruct(PSimpleStruct simp);  
int PrintStruct(PSimpleStruct simp)  
{  
    printf ("nMaxNum=%f, szContent=%s", simp->fVirus, simp->szBuffer);  
return simp->nNo;  
}  

Python的定义：

from ctypes import *  
class SimpStruct(Structure):  
    _fields_ = [ ("nNo", c_int),  
              ("fVirus", c_float),  
              ("szBuffer", c_char * 512)]  

dll = CDLL("AddDll.dll")  
simple = SimpStruct();  
simple.nNo = 16  
simple.fVirus = 3.1415926  
simple.szBuffer = "magicTong/0"  
print dll.PrintStruct(byref(simple)) 

上面例子结构体很简单，但是如果结构体里面有指针，甚至是指向结构体的指针，处理起来会复杂很多，不过Python里面也有相应的处理方法，下面这个例子来自网上，本来想自己写个，懒得写了，能说明问题就行：
C代码如下：

typedef struct   

{  

char words[10];  

}keywords;  



typedef struct   

{  

keywords *kws;  

unsigned int len;  

}outStruct;  

extern "C"int __declspec(dllexport) test(outStruct *o);  

int test(outStruct *o)  

{  

unsigned int i = 4;  

o->kws = (keywords *)malloc(sizeof(unsigned char) * 10 * i);  

strcpy(o->kws[0].words, "The First Data");  

strcpy(o->kws[1].words, "The Second Data");  



o->len = i;  

return 1;  

}  

Python代码如下：

class keywords(Structure):  

        _fields_ = [('words', c_char *10),]  



class outStruct(Structure):  

        _fields_ = [('kws', POINTER(keywords)),  

                    ('len', c_int),]  

o = outStruct()  

dll.test(byref(o))  



print o.kws[0].words;  

print o.kws[1].words;  

print o.len  

6、例子

说得天花乱坠，嘿嘿，还是看两个实际的例子。
例子1：
这是一个GUID生成器，其实很多第三方的python库已经有封装好的库可以调用，不过这得装了那个库才行，如果想直接调用一些API，对于python来说，也要借助一个第三方库才行，这个例子比较简单，就是用C++调用win32 API来产生GUID，然后python通过调用C++写的dll来获得这个GUID。
C++代码如下：

extern "C"__declspec(dllexport) char* newGUID();   

char* newGUID()   

{  

     static char buf[64] = {0};  

     statc GUID guid;  

     if (S_OK == ::CoCreateGuid(&guid))   

     {  

       _snprintf(buf, sizeof(buf),  

"%08X-%04X-%04X-%02X%02X-%02X%02X%02X%02X%02X%02X",   

guid.Data1,  

guid.Data2,  

guid.Data3,  

guid.Data4[0], guid.Data4[1],  

guid.Data4[2], guid.Data4[3],  

guid.Data4[4], guid.Data4[5],  

guid.Data4[6], guid.Data4[7]  

);   

       ::MessageBox(NULL, buf, "GUID", MB_OK);   

      }  

     return (char*)buf;  

}  

Python代码如下：

def CreateGUID():  

    """ 

    创建一个全局唯一标识符 

    类似：E06093E2-699A-4BF2-A325-4F1EADB50E18 

    NewVersion 

    """  

    try:  

        # dll path  

        strDllPath = sys.path[0] + str(os.sep) + "createguid.dll"  

        dll = CDLL(strDllPath)  

        b = dll.newGUID()  

        a = c_char_p(b)  

    except Exception, error:  

        print error  

        return ""  

    return a.value  

例子2：
这个例子是调用kernel32.dll中的createprocessA函数来启动一个记事本进程

#  -*- coding:utf-8 -*-   

from ctypes import *   



# 定义_PROCESS_INFORMATION结构体  

class _PROCESS_INFORMATION(Structure):  

    _fields_ = [('hProcess', c_void_p),  

                ('hThread', c_void_p),  

                ('dwProcessId', c_ulong),  

                ('dwThreadId', c_ulong)]  



# 定义_STARTUPINFO结构体  

class _STARTUPINFO(Structure):  

    _fields_ = [('cb',c_ulong),  

                ('lpReserved', c_char_p),  

                ('lpDesktop', c_char_p),  

                ('lpTitle', c_char_p),  

                ('dwX', c_ulong),  

                ('dwY', c_ulong),  

                ('dwXSize', c_ulong),  

                ('dwYSize', c_ulong),  

                ('dwXCountChars', c_ulong),  

                ('dwYCountChars', c_ulong),  

                ('dwFillAttribute', c_ulong),  

                ('dwFlags', c_ulong),  

                ('wShowWindow', c_ushort),  

                ('cbReserved2', c_ushort),  

                ('lpReserved2', c_char_p),  

                ('hStdInput', c_ulong),  

                ('hStdOutput', c_ulong),  

                ('hStdError', c_ulong)]  



NORMAL_PRIORITY_CLASS = 0x00000020 #定义NORMAL_PRIORITY_CLASS  

kernel32 = windll.LoadLibrary("kernel32.dll")  #加载kernel32.dll  

CreateProcess = kernel32.CreateProcessA   #获得CreateProcess函数地址  

ReadProcessMemory = kernel32.ReadProcessMemory #获得ReadProcessMemory函数地址  

WriteProcessMemory = kernel32.WriteProcessMemory #获得WriteProcessMemory函数地址  

TerminateProcess = kernel32.TerminateProcess  



# 声明结构体  

ProcessInfo = _PROCESS_INFORMATION()  

StartupInfo = _STARTUPINFO()  

fileName = 'c:/windows/notepad.exe'       # 要进行修改的文件  

address = 0x0040103c        # 要修改的内存地址  

strbuf = c_char_p("_")        # 缓冲区地址  

bytesRead = c_ulong(0)       # 读入的字节数  

bufferSize =  len(strbuf.value)     # 缓冲区大小  



# 创建进程   

CreateProcess(fileName, 0, 0, 0, 0, NORMAL_PRIORITY_CLASS,0, 0, byref(StartupInfo), byref(ProcessInfo))