Python调用C语言

你可以使用Python的ctypes模块来调用C语言编写的函数。这个模块允许Python与动态链接库进行交互，从而调用C函数。

简单示例

首先，创建一个C语言源文件，比如example.c：

1. #include <stdio.h>
3. // 定义一个简单的C函数
4. int add(int a, int b) {
5. return a + b;
6. }

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然后，编译这个C文件为动态链接库（在Unix系统中，通常是.so文件；在Windows中，通常是.dll文件）：

在Unix系统中，可以使用以下命令：

1. gcc -shared -o example.so -fPIC example.c

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在Windows系统中，可以使用以下命令：

1. gcc -shared -o example.dll -fPIC example.c

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接下来，创建一个Python脚本，比如example.py，在其中调用这个C函数：

1. import ctypes
3. # 加载动态链接库
4. lib = ctypes.CDLL('./example.so') # Unix系统
5. # lib = ctypes.CDLL('./example.dll') # Windows系统
7. # 调用C函数
8. result = lib.add(4, 5)
9. print("Result:", result)

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在这个示例中，ctypes.CDLL()用于加载编译后的动态链接库，然后你可以像调用Python函数一样调用C函数。

从C语言返回数组到python

方法一：

在C语言里动态分配内存创建数组，返回数组指针到python，最后在python释放内存
比如example.c：

1. #include <stdio.h>
2. #include <stdlib.h>
4. // 定义一个简单的C函数，返回一个整数数组
5. int* return_array(int size) {
6. int* arr = (int*)malloc(size * sizeof(int));
7. for (int i = 0; i < size; i++) {
8. arr[i] = i * 2; // 填充数组
9. }
10. return arr;
11. }

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然后，编译这个C文件为动态链接库。接下来，创建一个Python脚本，比如example.py，在其中调用这个C函数并返回数组：

1. import ctypes
3. # 加载动态链接库
4. lib = ctypes.CDLL('./example.so') # Unix系统
5. # lib = ctypes.CDLL('./example.dll') # Windows系统
7. # 定义返回值类型为指针
8. lib.return_array.restype = ctypes.POINTER(ctypes.c_int)
10. # 调用C函数并返回数组
11. size = 5
12. arr_ptr = lib.return_array(size)
13. arr = [arr_ptr[i] for i in range(size)]
15. # 打印数组
16. print("Array:", arr)
18. # 释放内存
19. lib.free(arr_ptr)

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方法二：

在python中创建数组，把数组指针传给C语言，这样在C语言操作数组后不需要返回，直接修改了python的数组。

C代码（假设文件名为 example.c）：

1. #include <stdio.h>
3. // 定义一个简单的C函数，接受一个整数数组的指针和数组的长度作为参数
4. void modify_array(int *arr, int size) {
5. // 在这个示例中，我们将数组中的每个元素乘以2
6. for (int i = 0; i < size; ++i) {
7. arr[i] *= 2;
8. }
9. }

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编译这个C代码并生成共享库,接下来，我们将在Python中使用ctypes来加载共享库，并调用modify_array函数，将数组指针传递给C。

Python代码：

1. import ctypes
3. # 加载共享库
4. lib = ctypes.CDLL('./example.so')
6. # 定义modify_array函数的参数类型
7. lib.modify_array.argtypes = [ctypes.POINTER(ctypes.c_int), ctypes.c_int]
9. def modify_array_from_python(arr):
10. # 将Python列表转换为C数组
11. c_arr = (ctypes.c_int * len(arr))(*arr)
13. # 调用C函数，并将C数组的指针传递给它
14. lib.modify_array(c_arr, len(arr))
16. # 将修改后的数组重新转换为Python列表
17. modified_arr = list(c_arr)
18. return modified_arr
20. # 在Python中创建一个数组并传递给C函数进行修改
21. array_from_python = [1, 2, 3, 4, 5]
22. modified_array = modify_array_from_python(array_from_python)
23. print("Modified Array from C:", modified_array)

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• ctypes.c_int 是一个表示C语言中int类型的ctypes类型。
• ctypes.POINTER(ctypes.c_int) 则表示一个指向 ctypes.c_int 类型对象的指针。
• (ctypes.c_int * len(arr)) 创建了一个包含len(arr)个ctypes.c_int元素的C类型数组。
• (*arr) 将Python列表arr解引用，将其内容传递给ctypes.c_int数组的初始化器。

为了更清晰的表达数组类型，可以不用list列表，可以用Python的内置数组模块 array

1. import ctypes
2. from array import array
4. # 加载共享库
5. lib = ctypes.CDLL('./example.so')
7. # 定义modify_array函数的参数类型
8. lib.modify_array.argtypes = [ctypes.POINTER(ctypes.c_int), ctypes.c_int]
10. def modify_array_from_python(arr):
11. # 将Python数组转换为C数组
12. c_arr = (ctypes.c_int * len(arr))(*arr)
14. # 调用C函数，并将C数组的指针传递给它
15. lib.modify_array(c_arr, len(arr))
17. # 将修改后的C数组的值拷贝回Python数组
18. modified_arr = array('i', c_arr)
19. return modified_arr
21. # 在Python中创建一个数组并传递给C函数进行修改
22. array_from_python = array('i', [1, 2, 3, 4, 5]) # 其类型为'i'（即int类型）
23. modified_array = modify_array_from_python(array_from_python)
24. print("Modified Array from C:", modified_array)

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