利用 ctypes 模块整合 Python 程序和 C 程序
ctypes 模块
ctypes 是 Python 的一个标准模块，它包含在 Python2.3 及以上的版本里。ctypes 是一个 Python 的高级外部函数接口，它使得 Python 程序可以调用 C 语言编译的静态链接库和动态链接库。运用 ctypes 模块，能够在 Python 源程序中创建，访问和操作简单的或复杂的 C 语言数据类型。最为重要的是 ctypes 模块能够在多个平台上工作，包括 Windows，Windows CE，Mac OS X，Linux，Solaris，FreeBSD，OpenBSD。
接下来通过几个简单的例子来看一下 ctypes 模块如何整合 Python 程序和 C 程序。
源代码层面上的整合
利用 Python 本身提供的 ctypes 模块可以使 Python 语言和 C 语言在源代码层面上进行整合。本节介绍了如何通过使用 ctypes 库，在 Python 程序中可以定义类似 C 语言的变量。
下表列出了 ctypes 变量类型，C 语言变量类型和 Python 语言变量类型之间的关系：
表 1. ctypes，c 语言和 Python 语言变量类型关系
表 1 中的第一列是在 ctypes 库中定义的变量类型，第二列是 C 语言定义的变量类型，第三列是 Python 语言在不使用 ctypes 时定义的变量类型。
举例：
清单 1. ctypes 简单使用
>>> i = c_int(45) # 定义一个 int 型变量，值为 45
>>> i.value # 打印变量的值
45
>>> i.value = 56 # 改变该变量的值为 56
>>> i.value # 打印变量的新值
56
从下面的例子可以更明显地看出 ctypes 里的变量类型和 C 语言变量类型的相似性：
清单 2. ctypes 使用 C 语言变量
>>> p.raw # 初始值是全 0，即 C 语言中的字符串结束符’ \0 ’
'\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00'
>>> p.value = "Student" # 字符串赋值
>>> p.raw # 后三个字符仍是’ \0 ’
'Student\x00\x00\x00'
>>> p.value = "Big" # 再次赋值
>>> p.raw # 只有前三个字符被修改，第四个字符被修改为’ \0 ’
'Big\x00ent\x00\x00\x00'
下面例子说明了指针操作：
清单 3. ctypes 使用 C 语言指针
>>> pi = pointer(i) # 定义指针，指向变量 i
>>> pi.contents # 打印指针所指的内容
c_long(999)
>>> pi.contents = c_long(1000) # 通过指针改变变量 i 的值
>>> pi.contents # 打印指针所指的内容
c_long(1000)
下面例子说明了结构和数组的操作：
清单 4. ctypes 使用 C 语言数组和结构体
... _fields_ = [("x", c_int),
... ("y", c_int)]
...
>>> point = POINT(2,5) # 定义一个 POINT 类型的变量，初始值为 x=2, y=5
>>> print point.x, point.y # 打印变量
2 5
>>> point = POINT(y=5) # 重新定义一个 POINT 类型变量，x 取默认值
>>> print point.x, point.y # 打印变量
0 5
>>> POINT_ARRAY = POINT * 3 # 定义 POINT_ARRAY 为 POINT 的数组类型
# 定义一个 POINT 数组，内含三个 POINT 变量
>>> pa = POINT_ARRAY(POINT(7, 7), POINT(8, 8), POINT(9, 9))
>>> for p in pa: print p.x, p.y # 打印 POINT 数组中每个成员的值
...
7 7
8 8
9 9
