Python与C语言的交互调用指南

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：

#include <stdio.h>

// 定义一个简单的C函数
int add(int a, int b) {
    return a + b;
}

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：

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

在Windows系统中，可以使用以下命令：

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

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

import ctypes

# 加载动态链接库
lib = ctypes.CDLL('./example.so')  # Unix系统
# lib = ctypes.CDLL('./example.dll')  # Windows系统

# 调用C函数
result = lib.add(4, 5)
print("Result:", result)

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：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

// 定义一个简单的C函数，返回一个整数数组
int* return_array(int size) {
    int* arr = (int*)malloc(size * sizeof(int));
    for (int i = 0; i < size; i++) {
        arr[i] = i * 2;  // 填充数组
    }
    return arr;
}

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：

import ctypes

# 加载动态链接库
lib = ctypes.CDLL('./example.so')  # Unix系统
# lib = ctypes.CDLL('./example.dll')  # Windows系统

# 定义返回值类型为指针
lib.return_array.restype = ctypes.POINTER(ctypes.c_int)

# 调用C函数并返回数组
size = 5
arr_ptr = lib.return_array(size)
arr = [arr_ptr[i] for i in range(size)]

# 打印数组
print("Array:", arr)

# 释放内存
lib.free(arr_ptr)

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）：

#include <stdio.h>

// 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
void modify_array(int *arr, int size) {
    // 在这个示例中，我们将数组中的每个元素乘以2
    for (int i = 0; i < size; ++i) {
        arr[i] *= 2;
    }
}

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：

import ctypes

# 加载共享库
lib = ctypes.CDLL('./example.so')

# 定义modify_array函数的参数类型
lib.modify_array.argtypes = [ctypes.POINTER(ctypes.c_int), ctypes.c_int]

def modify_array_from_python(arr):
    # 将Python列表转换为C数组
    c_arr = (ctypes.c_int * len(arr))(*arr)
    
    # 调用C函数，并将C数组的指针传递给它
    lib.modify_array(c_arr, len(arr))
    
    # 将修改后的数组重新转换为Python列表
    modified_arr = list(c_arr)
    return modified_arr

# 在Python中创建一个数组并传递给C函数进行修改
array_from_python = [1, 2, 3, 4, 5]
modified_array = modify_array_from_python(array_from_python)
print("Modified Array from C:", modified_array)

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

import ctypes
from array import array

# 加载共享库
lib = ctypes.CDLL('./example.so')

# 定义modify_array函数的参数类型
lib.modify_array.argtypes = [ctypes.POINTER(ctypes.c_int), ctypes.c_int]

def modify_array_from_python(arr):
    # 将Python数组转换为C数组
    c_arr = (ctypes.c_int * len(arr))(*arr)
    
    # 调用C函数，并将C数组的指针传递给它
    lib.modify_array(c_arr, len(arr))
    
    # 将修改后的C数组的值拷贝回Python数组
    modified_arr = array('i', c_arr)
    return modified_arr

# 在Python中创建一个数组并传递给C函数进行修改
array_from_python = array('i', [1, 2, 3, 4, 5]) # 其类型为'i'（即int类型）
modified_array = modify_array_from_python(array_from_python)
print("Modified Array from C:", modified_array)

作者：C or Cpp