大家好，我是考100分的小小码 ，祝大家学习进步，加薪顺利呀。今天说一说利用Python CFFI进行原子级别的C库调用,希望您对编程的造诣更进一步.
介绍
Python是一种高级语言，常用于快速开发、数据挖掘等领域，但有时候需要借助C库进行密集计算等操作。Python提供了很多种方式进行C库调用，例如ctypes、Swig等，但各种方式都存在一些问题。CFFI是Python官方推荐的C库调用方式，提供了原子级别的C库调用能力，一致性强，灵活性高，效率较高，已被广泛应用于NumPy、PyPy、Pillow等多个Python库。
正文
一、CFFI的基础使用
使用CFFI调用C库的过程包括三步：
- 定义C函数接口
- 调用C函数接口
- 编译代码
from cffi import FFI ffi = FFI() lib = ffi.dlopen('libc.so.6') # 定义C函数接口 # void 则表示没有返回值 # int 则表示返回值类型是整数 # int, int 表示C函数接收两个整数类型的参数 add = lib.printf add.argtypes = ffi.typeof("char *") add.restype = ffi.typeof("int")
# 调用C函数接口 result = add(b"Hello World") print(result)
gcc -shared -o libtest.so test.c
二、CFFI与ctypes的比较
ctypes是Python内置的C库调用方式，也是使用比较广泛的一种方式，但与CFFI相比还是存在一些差异：
- 使用方式：CFFI要求对C语言的代码重构最小，而ctypes则要求用户按照ctypes的规范来组织C代码。
- 兼容性：CFFI兼容性良好，支持多个平台，而ctypes不一定能够在所有平台上正常使用。
- Python版本：CFFI仅支持Python2.6、Python2.7、Python3.2以及更高版本，而ctypes作为Python内置库则兼容Python2.6 ~ Python3.x各版本。
三、CFFI的高级使用
除了基本的C库调用之外，CFFI还提供了一些高级功能，例如：
- Struct类型的支持
from cffi import FFI ffi = FFI() cpp_code = ''' #include #include struct PointF { float x; float y; }; typedef struct PointF PointF; void show_point(PointF p) { printf("%0.1f, %0.1f", p.x, p.y); }''' # 声明C数据结构 ffi.cdef(""" typedef struct { float x; float y; } PointF; void show_point(PointF); """) lib = ffi.verify(cpp_code, libraries=[]) p = ffi.new('PointF*', [1.5, 2.4]) lib.show_point(p[0])
from cffi import FFI ffi = FFI() cpp_code = ''' #include union Shape { int shape_type; struct { int x; int y; int width; int height; } rect; }; typedef union Shape Shape; void show_rect(Shape r) { printf("(%d, %d, %d, %d)", r.rect.x, r.rect.y, r.rect.width, r.rect.height); }''' ffi.cdef(""" typedef union { int shape_type; struct { int x; int y; int width; int height; } rect; } Shape; void show_rect(Shape); """) lib = ffi.verify(cpp_code, libraries=[]) s = ffi.new('Shape*', [0]) s.rect.x = 1 s.rect.y = 2 s.rect.width = 3 s.rect.height = 4 lib.show_rect(s[0])
代码部分
以下是一个使用CFFI调用Windows API的例子：
# -*- coding: utf-8 -*- from cffi import FFI # 定义C函数接口 ffi = FFI() ffi.cdef(""" typedef struct _FILETIME { unsigned long dwLowDateTime; unsigned long dwHighDateTime; } FILETIME, *PFILETIME, *LPFILETIME; typedef struct _SYSTEMTIME { short wYear; short wMonth; short wDayOfWeek; short wDay; short wHour; short wMinute; short wSecond; short wMilliseconds; } SYSTEMTIME, *PSYSTEMTIME, *LPSYSTEMTIME; void GetSystemTime(SYSTEMTIME *lpSystemTime); void SystemTimeToFileTime(const SYSTEMTIME *lpSystemTime, LPFILETIME lpFileTime); void FileTimeToLocalFileTime(CONST FILETIME *lpFileTime, LPFILETIME lpLocalFileTime); BOOL FileTimeToSystemTime(const FILETIME *lpFileTime, LPSYSTEMTIME lpSystemTime); """) lib = ffi.dlopen('kernel32.dll') # 调用GetSystemTime函数，获取当前系统时间（UTC） system_time = ffi.new('SYSTEMTIME *') lib.GetSystemTime(system_time) # 将UTC时间转换为本地时间 file_time_utc = ffi.new('FILETIME *') lib.SystemTimeToFileTime(system_time, file_time_utc) file_time_local = ffi.new('FILETIME *') lib.FileTimeToLocalFileTime(file_time_utc, file_time_local) # 获取系统时间（本地时间） local_time = ffi.new('SYSTEMTIME *') lib.FileTimeToSystemTime(file_time_local, local_time) print('Local Time:', local_time.wYear, local_time.wMonth, local_time.wDay, local_time.wHour, local_time.wMinute, local_time.wSecond, local_time.wMilliseconds)
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