Master Python ctypes: Call Windows DLLs and APIs Like a Pro

大家好，我是Python进阶者。

前言

动态链接库(DLL)想必大家都不陌生了吧，C/C++编程经常会用到，那么，它跟我们的Python有什么关系？Python本身是用C写的，并且可以调用C函数，这一点在Pywin32中有所体现。下面我们详细了解Python使用动态链接库的方式。

一、神秘的模块

我们都知道C语言是比较靠近底层的语言，所以要使用动态链接库就需要给Python和C构建一座桥梁。今天要说的这座桥梁就是 Ctypes 。

二、安装并导入Ctypes

系统自带该模块，若没有，安装Pywin32也会包含。

from ctypes import *

三、认识动态链接库

在Linux系统中表现为“.so”后缀文件，在Windows中表现为“.dll”。

四、初步了解Ctypes

安装后需要查看Ctypes的所有函数及方法。

五、Ctypes的基本用法

1). 数据类型

Ctypes完美契合C的数据类型，下面是常用类型对应表：

ctypes 类型

C 类型

Python 类型

c_bool

_Bool

bool (1)

c_char

char

单字符字节对象

c_wchar

wchar_t

单字符字符串

c_byte

char

整型

c_ubyte

unsigned char

整型

c_short

short

整型

c_ushort

unsigned short

整型

c_int

int

整型

c_uint

unsigned int

整型

c_long

long

整型

c_ulong

unsigned long

整型

c_longlong

__int64 或 long long

整型

c_ulonglong

unsigned __int64 或 unsigned long long

整型

c_size_t

size_t

整型

c_ssize_t

ssize_t 或 Py_ssize_t

整型

c_float

float

浮点数

c_double

double

浮点数

c_longdouble

long double

浮点数

c_char_p

char * (以 NUL 结尾)

字节串对象或 None

c_wchar_p

wchar_t * (以 NUL 结尾)

字符串或 None

c_void_p

void *

int 或 None

这些类型可以直接在Python中使用。

2). 操作变量

访问变量的值： it.value 修改变量的值：

it.value = 43  # 直接赋值，即可修改

3). 创建指针

# 强指针
pt = pointer(it)  # 定义指针，指向变量 pt
pt.contents  # 指针所指的对象
# 弱指针
byref(it, 4)  # 偏移量

4). 缓冲区创建

字符缓冲：

p = create_string_buffer(4)  # 创建4字节缓冲区，初始化为空字节
create_string_buffer(b"Hello")  # 包含空字符结尾的字符串缓冲区
create_string_buffer(b"Hello", 10)  # 创建10字节缓冲区
print(sizeof(p), repr(p.raw))

Unicode 缓冲：

a = create_unicode_buffer(5)  # 创建5字符的unicode缓冲区
create_unicode_buffer('ffsa')
create_unicode_buffer('ffsa', 5)  # 结尾空字符
print(sizeof(a))

5). 调用动态链接库

CDLL('xx.dll')
OleDLL('xx.dll')
PyDLL('xx.dll')
WinDLL('xx.dll')
cdll.LoadLibrary('xx.dll')
...  # 共16种调用方式

6). 查找动态链接库

from ctypes.util import find_library
find_library('user32')  # 查找

7). 调用DLL函数

dll = windll.LoadLibrary('xx.dll')
dll.函数名

8). Windows API 示例（MessageBox）

from ctypes import c_int, WINFUNCTYPE, windll
from ctypes.wintypes import HWND, LPCWSTR, UINT
tp = WINFUNCTYPE(c_int, HWND, LPCWSTR, LPCWSTR, UINT)
bt = ((1, "hwnd", 0), (1, "text", "我是内容"), (1, "caption", "我是标题"), (1, "type", 0))
MessageBox = tp(("MessageBoxW", windll.user32), bt)
MessageBox()
ab = MessageBox(caption='提示', text='我也是内容')

9). 获取所有顶层窗口

from ctypes import *
from ctypes import wintypes
res = WINFUNCTYPE(wintypes.BOOL, wintypes.HWND, wintypes.LPARAM)

def win(h, p):
    le = user32.GetWindowTextLengthW(h) + 1
    buffer = create_unicode_buffer(le)
    user32.GetWindowTextW(h, buffer, le)
    print(buffer.value)
    return True

user32 = windll.LoadLibrary('user32.dll')
user32.EnumWindows(res(win), 0)

六、总结

Ctypes对于想要在Python中使用C语言库的开发者非常友好，提供了丰富的数据类型、指针操作、DLL加载和系统 API 调用的能力，使得在 Python 中进行底层系统编程变得相对简单。