15.17. ctypes — Python 的外部函数库

2.5 版的新Function。

ctypes是 Python 的外部函数库。它提供 C 兼容的数据类型，并允许在 DLL 或共享库中调用函数。它可以用于将这些库包装在纯 Python 中。

15.17.1. ctypes 教程

注意：本教程中的代码示例使用doctest来确保它们确实有效。由于某些代码示例在 Linux，Windows 或 Mac OS X 下的行为不同，因此它们在 Comments 中包含 doctest 指令。

15.17.1.1. 加载动态链接库

ctypes导出* cdll ，并在 Windows 上导出 windll 和 oledll *对象，以加载动态链接库。

pass将库作为这些对象的属性进行访问来加载它们。 * cdll 加载使用标准cdecl调用约定导出函数的库，而 windll *使用stdcall调用约定调用函数。 * oledll *也使用stdcall调用约定，并假定函数返回 Windows HRESULT错误代码。错误代码用于在函数调用失败时自动引发WindowsError异常。

以下是 Windows 的一些示例。请注意，msvcrt是包含大多数标准 C 函数的 MS 标准 C 库，并使用 cdecl 调用约定：

>>> from ctypes import *
>>> print windll.kernel32  
<WinDLL 'kernel32', handle ... at ...>
>>> print cdll.msvcrt      
<CDLL 'msvcrt', handle ... at ...>
>>> libc = cdll.msvcrt     
>>>

Windows 自动添加通常的.dll文件后缀。

在 Linux 上，需要指定文件名包括extensions 以加载库，因此属性访问不能用于加载库。应该使用 dll 加载器的LoadLibrary()方法，或者应该pass调用构造函数创建 CDLL 实例来加载库：

15.17.1.2. 从加载的 dll 访问函数

函数作为 dll 对象的属性访问：

>>> from ctypes import *
>>> libc.printf
<_FuncPtr object at 0x...>
>>> print windll.kernel32.GetModuleHandleA  
<_FuncPtr object at 0x...>
>>> print windll.kernel32.MyOwnFunction     
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
  File "ctypes.py", line 239, in __getattr__
    func = _StdcallFuncPtr(name, self)
AttributeError: function 'MyOwnFunction' not found
>>>

请注意，诸如kernel32和user32之类的 win32 系统 dll 通常会导出函数的 ANSI 以及 UNICODE 版本。导出的 UNICODE 版本的名称后带有W，而导出的 ANSI 版本的名称后带有A。 win32 GetModuleHandle函数为给定的模块名称返回模块句柄，具有以下 C 原型，并且根据是否定义了 UNICODE，使用宏将其中一个作为GetModuleHandle公开：

/* ANSI version */
HMODULE GetModuleHandleA(LPCSTR lpModuleName);
/* UNICODE version */
HMODULE GetModuleHandleW(LPCWSTR lpModuleName);

有时，dll 导出的函数名称不是有效的 Python 标识符，例如"??2@YAPAXI@Z"。在这种情况下，您必须使用getattr()来检索函数：

>>> getattr(cdll.msvcrt, "??2@YAPAXI@Z")  
<_FuncPtr object at 0x...>
>>>

在 Windows 上，某些 dll 导出Function不是按名称而是按序。可以pass用序号索引 dll 对象来访问这些函数：

>>> cdll.kernel32[1]  
<_FuncPtr object at 0x...>
>>> cdll.kernel32[0]  
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
  File "ctypes.py", line 310, in __getitem__
    func = _StdcallFuncPtr(name, self)
AttributeError: function ordinal 0 not found
>>>

15.17.1.3. 通话Function

您可以像调用其他任何 Python 一样调用这些函数。此示例使用time()函数(返回自 Unix 纪元以来以秒为单位的系统时间)和GetModuleHandleA()函数(返回 Win32 模块句柄)。

本示例使用 NULL 指针调用这两个函数(应将None用作 NULL 指针)：

>>> print libc.time(None)  
1150640792
>>> print hex(windll.kernel32.GetModuleHandleA(None))  
0x1d000000
>>>

ctypes试图保护您避免使用错误数量的参数或错误的调用约定来调用函数。不幸的是，这仅适用于 Windows。它pass在函数返回后检查堆栈来完成此操作，因此尽管引发了错误，但已调用了函数：

>>> windll.kernel32.GetModuleHandleA()      
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
ValueError: Procedure probably called with not enough arguments (4 bytes missing)
>>> windll.kernel32.GetModuleHandleA(0, 0)  
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
ValueError: Procedure probably called with too many arguments (4 bytes in excess)
>>>

当您使用cdecl调用约定调用stdcall函数时会引发相同的异常，反之亦然：

>>> cdll.kernel32.GetModuleHandleA(None)  
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
ValueError: Procedure probably called with not enough arguments (4 bytes missing)
>>>

>>> windll.msvcrt.printf("spam")  
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
ValueError: Procedure probably called with too many arguments (4 bytes in excess)
>>>

要找出正确的调用约定，您必须查看 C 头文件或要调用的函数的文档。

在 Windows 上，ctypes使用 win32 结构化异常处理来防止使用无效参数值调用函数时由于一般保护错误而导致崩溃：

>>> windll.kernel32.GetModuleHandleA(32)  
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
WindowsError: exception: access violation reading 0x00000020
>>>

但是，有足够的方法可以使ctypes使 Python 崩溃。因此，无论如何，您都应该小心。

None，整数，long，字节字符串和 unicode 字符串是唯一可以直接用作这些函数调用中的参数的本机 Python 对象。 None作为 C NULL指针传递，字节字符串和 unicode 字符串作为指针传递到包含其数据(char *或wchar_t *)的存储块。 Python 整数和 Python long 作为平台默认的 C int类型传递，其值被屏蔽以适合 C 类型。

在 continue 使用其他参数类型调用函数之前，我们必须了解有关ctypes数据类型的更多信息。

15.17.1.4. 基本数据类型

ctypes定义了许多与 C 兼容的原始数据类型：

ctypes type C type Python type
c_bool _Bool bool (1)
c_char char 1-character string
c_wchar wchar_t 1-字符 Unicode 字符串
c_byte char int/long
c_ubyte unsigned char int/long
c_short short int/long
c_ushort unsigned short int/long
c_int int int/long
c_uint unsigned int int/long
c_long long int/long
c_ulong unsigned long int/long
c_longlong __int64或long long int/long
c_ulonglong unsigned __int64或unsigned long long int/long
c_float float float
c_double double float
c_longdouble long double float
c_char_p char *(NUL 已终止) 字符串或None
c_wchar_p wchar_t *(NUL 已终止) unicode 或None
c_void_p void * int/long 或None

所有这些类型都可以pass使用正确类型和值的可选初始化程序来调用来创建：

>>> c_int()
c_long(0)
>>> c_char_p("Hello, World")
c_char_p('Hello, World')
>>> c_ushort(-3)
c_ushort(65533)
>>>

由于这些类型是可变的，因此它们的值也可以在之后更改：

>>> i = c_int(42)
>>> print i
c_long(42)
>>> print i.value
42
>>> i.value = -99
>>> print i.value
-99
>>>

为指针类型c_char_p，c_wchar_p和c_void_p的实例分配新值会更改它们指向的内存位置，而不是内存块的内容*(当然不是，因为 Python 字符串是不可变的)：

>>> s = "Hello, World"
>>> c_s = c_char_p(s)
>>> print c_s
c_char_p('Hello, World')
>>> c_s.value = "Hi, there"
>>> print c_s
c_char_p('Hi, there')
>>> print s                 # first string is unchanged
Hello, World
>>>

但是，您应注意不要将它们传递给期望指向可变内存的指针的函数。如果您需要可变的内存块，则 ctypes 具有create_string_buffer()函数，该函数可以pass各种方式创建它们。可以使用raw属性访问(或更改)当前存储块的内容；如果要以 NUL 终止的字符串访问它，请使用value属性：

>>> from ctypes import *
>>> p = create_string_buffer(3)      # create a 3 byte buffer, initialized to NUL bytes
>>> print sizeof(p), repr(p.raw)
3 '\x00\x00\x00'
>>> p = create_string_buffer("Hello")      # create a buffer containing a NUL terminated string
>>> print sizeof(p), repr(p.raw)
6 'Hello\x00'
>>> print repr(p.value)
'Hello'
>>> p = create_string_buffer("Hello", 10)  # create a 10 byte buffer
>>> print sizeof(p), repr(p.raw)
10 'Hello\x00\x00\x00\x00\x00'
>>> p.value = "Hi"
>>> print sizeof(p), repr(p.raw)
10 'Hi\x00lo\x00\x00\x00\x00\x00'
>>>

create_string_buffer()函数替代了c_buffer()函数(仍可作为别名使用)以及早期 ctypes 版本中的c_string()函数。要创建包含 C 类型wchar_t的 Unicode 字符的可变存储器块，请使用create_unicode_buffer()函数。

15.17.1.5. 调用Function，续

请注意，printf 可以打印到实际的标准输出通道，而不是sys.stdout，因此不能在* IDLE 或 PythonWin *内部运行：

>>> printf = libc.printf
>>> printf("Hello, %s\n", "World!")
Hello, World!
14
>>> printf("Hello, %S\n", u"World!")
Hello, World!
14
>>> printf("%d bottles of beer\n", 42)
42 bottles of beer
19
>>> printf("%f bottles of beer\n", 42.5)
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
ArgumentError: argument 2: exceptions.TypeError: Don't know how to convert parameter 2
>>>

如前所述，除整数，字符串和 unicode 字符串外，所有 Python 类型都必须包装在其对应的ctypes类型中，以便可以将它们转换为所需的 C 数据类型：

>>> printf("An int %d, a double %f\n", 1234, c_double(3.14))
An int 1234, a double 3.140000
31
>>>

15.17.1.6. 使用自己的自定义数据类型调用函数

您还可以自定义ctypes参数转换，以允许将自己的类的实例用作函数参数。 ctypes查找_as_parameter_属性，并将其用作函数参数。当然，它必须是整数，字符串或 unicode 之一：

>>> class Bottles(object):
...     def __init__(self, number):
...         self._as_parameter_ = number
...
>>> bottles = Bottles(42)
>>> printf("%d bottles of beer\n", bottles)
42 bottles of beer
19
>>>

如果您不想将实例的数据存储在_as_parameter_实例变量中，则可以定义一个property()使数据可用。

15.17.1.7. 指定所需的参数类型(函数原型)

pass设置argtypes属性，可以指定从 DLL 导出的函数所需的参数类型。

argtypes必须是 C 数据类型的序列(在这里printf函数可能不是一个好例子，因为它根据格式字符串需要一个可变的数字和不同类型的参数，另一方面，对此进行实验非常方便 Feature)：

>>> printf.argtypes = [c_char_p, c_char_p, c_int, c_double]
>>> printf("String '%s', Int %d, Double %f\n", "Hi", 10, 2.2)
String 'Hi', Int 10, Double 2.200000
37
>>>

指定格式可以防止参数类型不兼容(就像 C 函数的原型一样)，并try将参数转换为有效类型：

>>> printf("%d %d %d", 1, 2, 3)
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
ArgumentError: argument 2: exceptions.TypeError: wrong type
>>> printf("%s %d %f\n", "X", 2, 3)
X 2 3.000000
13
>>>

如果定义了自己的传递给函数调用的类，则必须实现from_param()类方法，它们才能在argtypes序列中使用。 from_param()类方法接收传递给函数调用的 Python 对象，它应进行类型检查或确保该对象可接受的所有必要操作，然后返回对象本身，其_as_parameter_属性或要作为对象传递的任何对象这种情况下的 C 函数参数。同样，结果应为整数，字符串，unicode，ctypes实例或具有_as_parameter_属性的对象。

15.17.1.8. return类型

默认情况下，假定函数返回 C int类型。可以pass设置函数对象的restype属性来指定其他返回类型。

这是一个更高级的示例，它使用strchr函数，该函数需要一个字符串指针和一个 char，然后返回指向字符串的指针：

>>> strchr = libc.strchr
>>> strchr("abcdef", ord("d"))  
8059983
>>> strchr.restype = c_char_p   # c_char_p is a pointer to a string
>>> strchr("abcdef", ord("d"))
'def'
>>> print strchr("abcdef", ord("x"))
None
>>>

如果要避免上面的ord("x")调用，可以设置argtypes属性，第二个参数将从单个字符的 Python 字符串转换为 C 字符：

>>> strchr.restype = c_char_p
>>> strchr.argtypes = [c_char_p, c_char]
>>> strchr("abcdef", "d")
'def'
>>> strchr("abcdef", "def")
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
ArgumentError: argument 2: exceptions.TypeError: one character string expected
>>> print strchr("abcdef", "x")
None
>>> strchr("abcdef", "d")
'def'
>>>

如果外部函数返回整数，则还可以将可调用的 Python 对象(例如，函数或类)用作restype属性。可调用对象将使用 C 函数返回的* integer *进行调用，并且此调用的结果将用作函数调用的结果。这对于检查错误返回值并自动引发异常很有用：

>>> GetModuleHandle = windll.kernel32.GetModuleHandleA  
>>> def ValidHandle(value):
...     if value == 0:
...         raise WinError()
...     return value
...
>>>
>>> GetModuleHandle.restype = ValidHandle  
>>> GetModuleHandle(None)  
486539264
>>> GetModuleHandle("something silly")  
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
  File "<stdin>", line 3, in ValidHandle
WindowsError: [Errno 126] The specified module could not be found.
>>>

WinError是一个函数，它将调用 Windows FormatMessage() api 以获取错误代码的字符串表示形式，并“返回”异常。 WinError带有一个可选的错误代码参数，如果不使用该参数，它将调用GetLastError()进行检索。

请注意，passerrcheck属性可以使用更强大的错误检查机制。有关详细信息，请参见参考手册。

15.17.1.9. 传递指针(或：pass引用传递参数)

有时，C api 函数希望将指针指向数据类型作为参数，可能会写入相应的位置，或者如果数据太大而无法按值传递。这也称为pass引用传递参数。

ctypes导出byref()函数，该函数用于pass引用传递参数。使用pointer()函数可以实现相同的效果，尽管pointer()可以完成很多工作，因为它构造了一个 true 的指针对象，因此如果您不需要 Python 本身中的指针对象，可以更快地使用byref()：

>>> i = c_int()
>>> f = c_float()
>>> s = create_string_buffer('\000' * 32)
>>> print i.value, f.value, repr(s.value)
0 0.0 ''
>>> libc.sscanf("1 3.14 Hello", "%d %f %s",
...             byref(i), byref(f), s)
3
>>> print i.value, f.value, repr(s.value)
1 3.1400001049 'Hello'
>>>

15.17.1.10. 结构和联合

结构和联合必须从ctypes模块中定义的Structure和UnionBase Class 派生。每个子类必须定义一个_fields_属性。 _fields_必须是* 2-tuples 的列表，其中包含 field name 和 field type *。

字段类型必须是ctypes类型，例如c_int，或任何其他派生ctypes类型：结构，联合，数组，指针。

这是一个简单的 POINT 结构示例，其中包含两个名为* x 和 y *的整数，还显示了如何在构造函数中初始化结构：

>>> from ctypes import *
>>> class POINT(Structure):
...     _fields_ = [("x", c_int),
...                 ("y", c_int)]
...
>>> point = POINT(10, 20)
>>> print point.x, point.y
10 20
>>> point = POINT(y=5)
>>> print point.x, point.y
0 5
>>> POINT(1, 2, 3)
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
TypeError: too many initializers
>>>

但是，您可以构建更复杂的结构。pass将结构用作字段类型，结构本身可以包含其他结构。

这是一个 RECT 结构，其中包含两个名为* upperleft 和 lowerright *的 POINT：

>>> class RECT(Structure):
...     _fields_ = [("upperleft", POINT),
...                 ("lowerright", POINT)]
...
>>> rc = RECT(point)
>>> print rc.upperleft.x, rc.upperleft.y
0 5
>>> print rc.lowerright.x, rc.lowerright.y
0 0
>>>

嵌套结构还可以pass几种方式在构造函数中初始化：

>>> r = RECT(POINT(1, 2), POINT(3, 4))
>>> r = RECT((1, 2), (3, 4))

字段descriptor可以从* class *检索，它们对于调试很有用，因为它们可以提供有用的信息：

>>> print POINT.x
<Field type=c_long, ofs=0, size=4>
>>> print POINT.y
<Field type=c_long, ofs=4, size=4>
>>>

Warning

ctypes不支持按值将具有位字段的并集或结构传递给函数。尽管这可以在 32 位 x86 上运行，但不能保证库在一般情况下都可以正常工作。具有位域的并集和结构应始终pass指针传递给函数。

15.17.1.11. 结构/联合对齐和字节 Sequences

默认情况下，Structure 和 Union 字段以与 C 编译器相同的方式对齐。pass在子类定义中指定_pack_类属性，可以覆盖此行为。必须将其设置为正整数，并指定字段的最大对齐方式。 #pragma pack(n)在 MSVC 中也是如此。

ctypes使用本机字节 Sequences 表示结构和联合。要以 nonlocal 字节 Sequences 构建结构，可以使用BigEndianStructure，LittleEndianStructure，BigEndianUnion和LittleEndianUnionBase Class 之一。这些类不能包含指针字段。

15.17.1.12. 结构和联合中的位字段

可以创建包含位字段的结构和联合。位字段仅适用于整数字段，位宽指定为_fields_Tuples 的第三项：

>>> class Int(Structure):
...     _fields_ = [("first_16", c_int, 16),
...                 ("second_16", c_int, 16)]
...
>>> print Int.first_16
<Field type=c_long, ofs=0:0, bits=16>
>>> print Int.second_16
<Field type=c_long, ofs=0:16, bits=16>
>>>

15.17.1.13. Arrays

数组是序列，包含固定数量的相同类型的实例。

建议的创建数组类型的方法是将数据类型与正整数相乘：

TenPointsArrayType = POINT * 10

这是一个有些人为的数据类型的示例，该结构除其他内容外还包含 4 个 POINT：

>>> from ctypes import *
>>> class POINT(Structure):
...     _fields_ = ("x", c_int), ("y", c_int)
...
>>> class MyStruct(Structure):
...     _fields_ = [("a", c_int),
...                 ("b", c_float),
...                 ("point_array", POINT * 4)]
>>>
>>> print len(MyStruct().point_array)
4
>>>

pass调用该类以通常的方式创建实例：

arr = TenPointsArrayType()
for pt in arr:
    print pt.x, pt.y

上面的代码打印了一系列的0 0行，因为数组内容被初始化为零。

还可以指定正确类型的初始化程序：

>>> from ctypes import *
>>> TenIntegers = c_int * 10
>>> ii = TenIntegers(1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10)
>>> print ii
<c_long_Array_10 object at 0x...>
>>> for i in ii: print i,
...
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
>>>

15.17.1.14. Pointers

指针实例是pass对ctypes类型调用pointer()函数来创建的：

>>> from ctypes import *
>>> i = c_int(42)
>>> pi = pointer(i)
>>>

指针实例具有contents属性，该属性返回指针指向的对象，即上面的i对象：

>>> pi.contents
c_long(42)
>>>

请注意，ctypes没有 OOR(原始对象返回)，每次检索属性时，它都会构造一个新的等效对象：

>>> pi.contents is i
False
>>> pi.contents is pi.contents
False
>>>

将另一个c_int实例分配给指针的 contents 属性将导致指针指向存储该指针的存储位置：

>>> i = c_int(99)
>>> pi.contents = i
>>> pi.contents
c_long(99)
>>>

指针实例也可以用整数索引：

>>> pi[0]
99
>>>

分配给整数索引将更改指向的值：

>>> print i
c_long(99)
>>> pi[0] = 22
>>> print i
c_long(22)
>>>

也可以使用不同于 0 的索引，但是您必须知道自己在做什么，就像在 C 语言中一样：您可以访问或更改任意内存位置。通常，仅当您从 C 函数收到一个指针，并且您知道该指针实际上指向一个数组而不是单个项目时，才使用此Function。

在幕后，pointer()函数的作用不仅仅是创建指针实例，还必须首先创建指针* types *。这是passPOINTER()函数完成的，该函数接受任何ctypes类型，并返回一个新类型：

>>> PI = POINTER(c_int)
>>> PI
<class 'ctypes.LP_c_long'>
>>> PI(42)
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
TypeError: expected c_long instead of int
>>> PI(c_int(42))
<ctypes.LP_c_long object at 0x...>
>>>

调用不带参数的指针类型将创建NULL指针。 NULL个指针具有False布尔值：

>>> null_ptr = POINTER(c_int)()
>>> print bool(null_ptr)
False
>>>

ctypes在取消引用指针时检查NULL(但取消引用无效的非NULL指针会导致 Python 崩溃)：

>>> null_ptr[0]
Traceback (most recent call last):
    ....
ValueError: NULL pointer access
>>>

>>> null_ptr[0] = 1234
Traceback (most recent call last):
    ....
ValueError: NULL pointer access
>>>

15.17.1.15. 类型转换

通常，ctypes 进行严格的类型检查。这意味着，如果函数的argtypes列表中包含POINTER(c_int)或作为结构定义中成员字段的类型，则仅接受类型完全相同的实例。该规则有一些 exception，其中 ctypes 接受其他对象。例如，您可以传递兼容的数组实例而不是指针类型。因此，对于POINTER(c_int)，ctypes 接受一个 c_int 数组：

>>> class Bar(Structure):
...     _fields_ = [("count", c_int), ("values", POINTER(c_int))]
...
>>> bar = Bar()
>>> bar.values = (c_int * 3)(1, 2, 3)
>>> bar.count = 3
>>> for i in range(bar.count):
...     print bar.values[i]
...
1
2
3
>>>

另外，如果在argtypes中将函数参数明确语句为指针类型(例如POINTER(c_int))，则可以将指向类型的对象(在这种情况下为c_int)传递给函数。在这种情况下，ctypes 将自动应用所需的byref()转换。

要将 POINTER 类型字段设置为NULL，可以分配None：

>>> bar.values = None
>>>

有时您有不兼容类型的实例。在 C 中，可以将一种类型转换为另一种类型。 ctypes提供了cast()函数，可以以相同的方式使用。上面定义的Bar结构的values字段接受POINTER(c_int)指针或c_int数组，但不接受其他类型的实例：

>>> bar.values = (c_byte * 4)()
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
TypeError: incompatible types, c_byte_Array_4 instance instead of LP_c_long instance
>>>

对于这些情况，cast()函数非常方便。

cast()函数可用于将 ctypes 实例转换为指向不同 ctypes 数据类型的指针。 cast()带有两个参数，一个 ctypes 对象(可以转换为某种类型的指针或可以将其转换为某种类型的指针)，以及一个 ctypes 指针类型。它返回第二个参数的实例，该实例引用与第一个参数相同的内存块：

>>> a = (c_byte * 4)()
>>> cast(a, POINTER(c_int))
<ctypes.LP_c_long object at ...>
>>>

因此，cast()可用于将结构分配给Bar的values字段：

>>> bar = Bar()
>>> bar.values = cast((c_byte * 4)(), POINTER(c_int))
>>> print bar.values[0]
0
>>>

15.17.1.16. 类型不完整

不完整的类型是尚未指定其成员的结构，联合或数组。在 C 中，它们由前向语句指定，这些语句稍后定义：

struct cell; /* forward declaration */

struct cell {
    char *name;
    struct cell *next;
};

可以直接将其转换为 ctypes 代码，但这是行不通的：

>>> class cell(Structure):
...     _fields_ = [("name", c_char_p),
...                 ("next", POINTER(cell))]
...
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
  File "<stdin>", line 2, in cell
NameError: name 'cell' is not defined
>>>

因为新的class cell在类语句本身中不可用。在ctypes中，我们可以定义cell类并稍后在 class 语句之后设置_fields_属性：

>>> from ctypes import *
>>> class cell(Structure):
...     pass
...
>>> cell._fields_ = [("name", c_char_p),
...                  ("next", POINTER(cell))]
>>>

让我们try一下。我们创建cell的两个实例，并让它们指向彼此，最后跟随指针链几次：

>>> c1 = cell()
>>> c1.name = "foo"
>>> c2 = cell()
>>> c2.name = "bar"
>>> c1.next = pointer(c2)
>>> c2.next = pointer(c1)
>>> p = c1
>>> for i in range(8):
...     print p.name,
...     p = p.next[0]
...
foo bar foo bar foo bar foo bar
>>>

15.17.1.17. 回调Function

ctypes允许从 Python 可调用对象创建 C 可调用函数指针。这些有时称为回调函数。

首先，必须为回调函数创建一个类，该类知道调用约定，返回类型以及该函数将接收的参数的数量和类型。

CFUNCTYPE 工厂函数使用常规的 cdecl 调用约定为回调函数创建类型，并且在 Windows 上，WINFUNCTYPE 工厂函数使用 stdcall 调用约定为回调函数创建类型。

这两个工厂函数都以结果类型作为第一个参数调用，而回调函数将预期的参数类型作为剩余参数。

我将在这里展示一个示例，该示例使用标准 C 库的qsort()函数，该函数用于借助回调函数对项目进行排序。 qsort()将用于对整数数组进行排序：

>>> IntArray5 = c_int * 5
>>> ia = IntArray5(5, 1, 7, 33, 99)
>>> qsort = libc.qsort
>>> qsort.restype = None
>>>

必须使用指向要排序的数据的指针，数据数组中的项目数，一个项目的大小以及指向比较函数的指针(回调)来调用qsort()。然后，将使用两个指向项目的指针来调用该回调，如果第一个项目小于第二个项目，则它必须返回一个负整数，如果相等则返回零，否则返回一个正整数。

因此，我们的回调函数接收指向整数的指针，并且必须返回一个整数。首先，我们为回调函数创建type：

>>> CMPFUNC = CFUNCTYPE(c_int, POINTER(c_int), POINTER(c_int))
>>>

对于回调函数的第一个实现，我们只需打印得到的参数，然后返回 0(增量开发；-)：

>>> def py_cmp_func(a, b):
...     print "py_cmp_func", a, b
...     return 0
...
>>>

创建 C 可调用的回调：

>>> cmp_func = CMPFUNC(py_cmp_func)
>>>

我们已经准备就绪：

>>> qsort(ia, len(ia), sizeof(c_int), cmp_func) 
py_cmp_func <ctypes.LP_c_long object at 0x00...> <ctypes.LP_c_long object at 0x00...>
py_cmp_func <ctypes.LP_c_long object at 0x00...> <ctypes.LP_c_long object at 0x00...>
py_cmp_func <ctypes.LP_c_long object at 0x00...> <ctypes.LP_c_long object at 0x00...>
py_cmp_func <ctypes.LP_c_long object at 0x00...> <ctypes.LP_c_long object at 0x00...>
py_cmp_func <ctypes.LP_c_long object at 0x00...> <ctypes.LP_c_long object at 0x00...>
py_cmp_func <ctypes.LP_c_long object at 0x00...> <ctypes.LP_c_long object at 0x00...>
py_cmp_func <ctypes.LP_c_long object at 0x00...> <ctypes.LP_c_long object at 0x00...>
py_cmp_func <ctypes.LP_c_long object at 0x00...> <ctypes.LP_c_long object at 0x00...>
py_cmp_func <ctypes.LP_c_long object at 0x00...> <ctypes.LP_c_long object at 0x00...>
py_cmp_func <ctypes.LP_c_long object at 0x00...> <ctypes.LP_c_long object at 0x00...>
>>>

我们知道如何访问指针的内容，因此让我们重新定义回调：

>>> def py_cmp_func(a, b):
...     print "py_cmp_func", a[0], b[0]
...     return 0
...
>>> cmp_func = CMPFUNC(py_cmp_func)
>>>

这是我们在 Windows 上得到的：

>>> qsort(ia, len(ia), sizeof(c_int), cmp_func) 
py_cmp_func 7 1
py_cmp_func 33 1
py_cmp_func 99 1
py_cmp_func 5 1
py_cmp_func 7 5
py_cmp_func 33 5
py_cmp_func 99 5
py_cmp_func 7 99
py_cmp_func 33 99
py_cmp_func 7 33
>>>

有趣的是，在 linux 上 sort 函数似乎更有效地工作，它所做的比较更少：

>>> qsort(ia, len(ia), sizeof(c_int), cmp_func)  
py_cmp_func 5 1
py_cmp_func 33 99
py_cmp_func 7 33
py_cmp_func 5 7
py_cmp_func 1 7
>>>

啊，我们快完成了！最后一步是实际比较这两项，并返回有用的结果：

>>> def py_cmp_func(a, b):
...     print "py_cmp_func", a[0], b[0]
...     return a[0] - b[0]
...
>>>

finally在 Windows 上运行：

>>> qsort(ia, len(ia), sizeof(c_int), CMPFUNC(py_cmp_func)) 
py_cmp_func 33 7
py_cmp_func 99 33
py_cmp_func 5 99
py_cmp_func 1 99
py_cmp_func 33 7
py_cmp_func 1 33
py_cmp_func 5 33
py_cmp_func 5 7
py_cmp_func 1 7
py_cmp_func 5 1
>>>

在 Linux 上：

>>> qsort(ia, len(ia), sizeof(c_int), CMPFUNC(py_cmp_func)) 
py_cmp_func 5 1
py_cmp_func 33 99
py_cmp_func 7 33
py_cmp_func 1 7
py_cmp_func 5 7
>>>

有趣的是，与 Linux 版本相比，Windows qsort()函数需要更多的比较！

正如我们可以轻松检查的那样，我们的数组现在已排序：

>>> for i in ia: print i,
...
1 5 7 33 99
>>>

Note

确保保留对CFUNCTYPE()对象的引用，只要它们是从 C 代码中使用的即可。 ctypes不会，如果您不这样做，它们可能会被垃圾回收，并在进行回调时使程序崩溃。

另外，请注意，如果在 Python 控件之外创建的线程中调用了回调函数(例如，pass调用回调的外来代码)，则 ctypes 在每次调用时都会创建一个新的虚拟 Python 线程。此行为在大多数情况下都是正确的，但是这意味着用threading.local存储的值将无法在不同的回调中保留，即使这些调用是从同一 C 线程进行的也是如此。

15.17.1.18. 访问从 dll 导出的值

一些共享库不仅导出函数，而且还导出变量。 Python 库本身的一个示例是Py_OptimizeFlag，它是设置为 0、1 或 2 的整数，具体取决于启动时给出的-O或-OO标志。

ctypes可以使用该类型的in_dll()类方法访问此类值。 * pythonapi *是 sched 义的符号，可以访问 Python C api：

>>> opt_flag = c_int.in_dll(pythonapi, "Py_OptimizeFlag")
>>> print opt_flag
c_long(0)
>>>

如果解释器以-O开头，则 samples 将打印c_long(1)，如果指定了-OO则将打印c_long(2)。

一个扩展的示例也演示了如何使用指针来访问 Python 导出的PyImport_FrozenModules指针。

引用 Python 文档：此指针已初始化为指向“ struct _frozen”记录的数组，并以其成员均为 NULL 或零的成员终止。导入冻结的模块后，将在此表中对其进行搜索。第三方代码可以以此来欺骗，以提供动态创建的冻结模块集合.

因此，操纵该指针甚至可以证明是有用的。为了限制示例大小，我们仅显示如何使用ctypes读取此表：

>>> from ctypes import *
>>>
>>> class struct_frozen(Structure):
...     _fields_ = [("name", c_char_p),
...                 ("code", POINTER(c_ubyte)),
...                 ("size", c_int)]
...
>>>

我们已经定义了struct _frozen数据类型，因此我们可以获得表的指针：

>>> FrozenTable = POINTER(struct_frozen)
>>> table = FrozenTable.in_dll(pythonapi, "PyImport_FrozenModules")
>>>

由于table是struct_frozen记录数组的pointer，因此我们可以对其进行迭代，但是我们只需要确保循环终止，因为指针没有大小。迟早它可能会因访问冲突或其他原因而崩溃，因此最好在遇到 NULL 条目时跳出循环：

>>> for item in table:
...     print item.name, item.size
...     if item.name is None:
...         break
...
__hello__ 104
__phello__ -104
__phello__.spam 104
None 0
>>>

标准 Python 具有冻结的模块和冻结的软件包(由 negative size 成员指示)的事实是众所周知的，它仅用于测试。例如，try使用import __hello__。

15.17.1.19. Surprises

ctypes中有一些极端情况，您可能会期望实际发生的事情以外的事情。

考虑以下示例：

>>> from ctypes import *
>>> class POINT(Structure):
...     _fields_ = ("x", c_int), ("y", c_int)
...
>>> class RECT(Structure):
...     _fields_ = ("a", POINT), ("b", POINT)
...
>>> p1 = POINT(1, 2)
>>> p2 = POINT(3, 4)
>>> rc = RECT(p1, p2)
>>> print rc.a.x, rc.a.y, rc.b.x, rc.b.y
1 2 3 4
>>> # now swap the two points
>>> rc.a, rc.b = rc.b, rc.a
>>> print rc.a.x, rc.a.y, rc.b.x, rc.b.y
3 4 3 4
>>>

嗯我们当然希望最后一条语句打印3 4 1 2。发生了什么？以下是上面rc.a, rc.b = rc.b, rc.a行的步骤：

>>> temp0, temp1 = rc.b, rc.a
>>> rc.a = temp0
>>> rc.b = temp1
>>>

请注意，temp0和temp1是仍在使用上面rc对象的内部缓冲区的对象。因此，执行rc.a = temp0将temp0的缓冲区内容复制到rc的缓冲区中。依次更改temp1的内容。因此，最后一个赋值rc.b = temp1并没有达到预期的效果。

请记住，从“结构”，“联合”和“数组”中检索子对象不会“复制”子对象，而是会检索访问根对象的基础缓冲区的包装对象。

另一个可能与预期不同的示例是：

>>> s = c_char_p()
>>> s.value = "abc def ghi"
>>> s.value
'abc def ghi'
>>> s.value is s.value
False
>>>

为什么打印False？ ctypes 实例是包含一个内存块以及一些访问内存内容的descriptor的对象。将 Python 对象存储在内存块中并不存储对象本身，而是存储对象的contents。再次访问内容每次都会构造一个新的 Python 对象！

15.17.1.20. 可变大小的数据类型

ctypes为可变大小的数组和结构提供了一些支持。

resize()函数可用于调整现有 ctypes 对象的内存缓冲区大小。该函数将对象作为第一个参数，并将请求的字节大小作为第二个参数。不能使内存块小于由对象类型指定的自然内存块，如果try这样做，将引发ValueError：

>>> short_array = (c_short * 4)()
>>> print sizeof(short_array)
8
>>> resize(short_array, 4)
Traceback (most recent call last):
    ...
ValueError: minimum size is 8
>>> resize(short_array, 32)
>>> sizeof(short_array)
32
>>> sizeof(type(short_array))
8
>>>

很好，但是如何访问此数组中包含的其他元素？由于类型仍然只知道 4 个元素，因此访问其他元素会出错：

>>> short_array[:]
[0, 0, 0, 0]
>>> short_array[7]
Traceback (most recent call last):
    ...
IndexError: invalid index
>>>

将可变大小的数据类型与ctypes一起使用的另一种方法是使用 Python 的动态特性，并根据具体情况在已知所需大小之后重新定义数据类型。

15.17.2. ctypes 参考

15.17.2.1. 查找共享库

使用编译语言编程时，在编译/链接程序以及运行程序时将访问共享库。

find_library()函数的目的是按照与编译器相似的方式定位库(在具有多个版本的共享库的平台上，应加载最新版本)，而 ctypes 库加载器的运行方式类似于运行程序时，然后直接调用运行时加载程序。

ctypes.util模块提供了有助于确定要加载的库的Function。

确切的Function取决于系统。

在 Linux 上，find_library()try运行外部程序(/sbin/ldconfig，gcc和objdump)以查找库文件。它返回库文件的文件名。这里有些例子：

>>> from ctypes.util import find_library
>>> find_library("m")
'libm.so.6'
>>> find_library("c")
'libc.so.6'
>>> find_library("bz2")
'libbz2.so.1.0'
>>>

在 OS X 上，find_library()try几种 sched 义的命名方案和路径来查找库，如果成功，则返回完整的路径名：

>>> from ctypes.util import find_library
>>> find_library("c")
'/usr/lib/libc.dylib'
>>> find_library("m")
'/usr/lib/libm.dylib'
>>> find_library("bz2")
'/usr/lib/libbz2.dylib'
>>> find_library("AGL")
'/System/Library/Frameworks/AGL.framework/AGL'
>>>

在 Windows 上，find_library()沿系统搜索路径搜索，并返回完整路径名，但是由于没有 sched 义的命名方案，因此find_library("c")之类的调用将失败并返回None。

如果使用ctypes包装共享库，则*在开发时确定共享库名称可能会更好，*然后将其硬编码到包装器模块中，而不是在运行时使用find_library()来定位该库。

15.17.2.2. 加载共享库

有几种方法可以将共享库加载到 Python 进程中。一种方法是实例化以下类之一：

在 Windows CE 上，仅使用标准调用约定，为方便起见，WinDLL和OleDLL在此平台上使用标准调用约定。

在调用这些库导出的任何函数之前，已释放 Python 全局解释器锁，此后重新获取。

因此，这仅对直接调用 Python C api 函数有用。

pass使用至少一个参数(共享库的路径名)调用它们，可以实例化所有这些类。如果您具有已加载的共享库的现有句柄，则可以将其作为handle命名参数传递，否则将使用基础平台dlopen或LoadLibrary函数将库加载到进程中并为其获取句柄。

函数ctypes.get_errno()返回 ctypes 私有副本的值，函数ctypes.set_errno()将 ctypes 私有副本更改为新值并返回以前的值。

2.6 版的新Function：添加了* use_last_error 和 use_errno *可选参数。

这些类的实例没有公共方法。共享库导出的函数可以作为属性或按索引访问。请注意，pass属性访问函数会缓存结果，因此每次重复访问它都会返回相同的对象。另一方面，每次pass索引访问它都会返回一个新对象：

>>> libc.time == libc.time
True
>>> libc['time'] == libc['time']
False

以下公共属性可用，其名称以下划线开头，以免与导出的函数名称冲突：

共享库也可以pass使用预制对象之一(即LibraryLoader类的实例)来加载，方法是调用LoadLibrary()方法，或者pass将库检索为加载器实例的属性。

getattr()具有特殊的行为：它允许pass将共享库作为库加载器实例的属性进行访问来加载共享库。结果被缓存，因此重复的属性访问每次都返回相同的库。

这些预制的库装载器可用：

要直接访问 C Python api，可以使用现成的 Python 共享库对象：

15.17.2.3. 对外Function

如上一节所述，可以将外部函数作为已加载共享库的属性进行访问。默认情况下，以这种方式创建的函数对象接受任意数量的参数，接受任何 ctypes 数据实例作为参数，并返回由库加载器指定的默认结果类型。它们是私有类的实例：

外部函数的实例也是 C 兼容的数据类型。它们代表 C 函数指针。

可以pass分配给外部函数对象的特殊属性来定制此行为。

可以分配一个非 ctypes 类型的可调用 Python 对象，在这种情况下，该函数假定返回 C int，并且将使用该整数调用该可调用对象，从而允许进行进一步的处理或错误检查。不建议使用此方法，为了更灵活地进行后期处理或错误检查，请使用 ctypes 数据类型作为restype并将可调用项分配给errcheck属性。

调用外部函数时，每个实际参数都传递给argtypesTuples 中各项的from_param()类方法，该方法允许将实际参数调整为该外部函数接受的对象。例如，argtypesTuples 中的c_char_p项将使用 ctypes 转换规则将作为参数传递的 unicode 字符串转换为字节字符串。

新增：现在可以将项目放入不是 ctypes 类型的 argtype 中，但是每个项目必须具有from_param()方法，该方法返回可用作参数的值(整数，字符串，ctypes 实例)。这允许定义适配器，这些适配器可以将自定义对象用作Function参数。

该函数返回的对象将从外部函数调用中返回，但是如果外部函数调用失败，它也可以检查结果值并引发异常。

15.17.2.4. Function原型

外部函数也可以pass实例化函数原型来创建。函数原型类似于 C 中的函数原型。他们在不定义实现的情况下描述了一个函数(返回类型，参数类型，调用约定)。必须使用所需的结果类型和函数的参数类型来调用工厂函数。

在 2.6 版中进行了更改：添加了可选的* use_errno 和 use_last_error *参数。

这些工厂函数创建的函数原型可以pass不同的方式实例化，具体取决于调用中参数的类型和数量：

Note

  • prototype(地址)

  • 在指定的地址处返回一个外部函数，该函数必须为整数。

  • prototype(* callable *)

  • 从 Python * callable *创建一个 C 可调用函数(回调函数)。

  • prototype(* func_spec * [，* paramflags *])

  • 返回共享库导出的外部函数。 * func_spec *必须为 2Tuples(name_or_ordinal, library)。第一项是导出函数的名称(以字符串形式)或导出函数的序号(以小整数形式)。第二项是共享库实例。

  • prototype(* vtbl_index ， name * [，* paramflags * [，* iid *]])

  • 返回将调用 COM 方法的外部函数。 * vtbl_index *是虚拟函数表的索引，它是一个小的非负整数。 * name *是 COM 方法的名称。 * iid *是指向扩展的错误报告中使用的接口标识符的可选指针。

COM 方法使用一种特殊的调用约定：除了argtypesTuples 中指定的那些参数外，它们还需要一个指向 COM 接口的指针作为第一个参数。

可选的* paramflags *参数创建的外部函数包装器具有比上述Function更多的Function。

  • paramflags *必须是与argtypes相同长度的 Tuples。

该 Tuples 中的每个项目都包含有关参数的更多信息，它必须是包含一个，两个或三个项目的 Tuples。

第一项是一个整数，其中包含参数的方向标志的组合：

Note

  • 1

  • 指定函数的 Importing 参数。

  • 2

  • 输出参数。外来函数填写一个值。

  • 4

  • Importing 参数，默认为整数零。

可选的第二项是参数名称，为字符串。如果指定了此选项，则可以使用命名参数来调用外部函数。

可选的第三项是此参数的默认值。

本示例演示如何包装 Windows MessageBoxA函数，使其支持默认参数和命名参数。 Windows 头文件中的 C 语句是这样的：

WINUSERAPI int WINAPI
MessageBoxA(
    HWND hWnd,
    LPCSTR lpText,
    LPCSTR lpCaption,
    UINT uType);

这是ctypes的包装：

>>> from ctypes import c_int, WINFUNCTYPE, windll
>>> from ctypes.wintypes import HWND, LPCSTR, UINT
>>> prototype = WINFUNCTYPE(c_int, HWND, LPCSTR, LPCSTR, UINT)
>>> paramflags = (1, "hwnd", 0), (1, "text", "Hi"), (1, "caption", None), (1, "flags", 0)
>>> MessageBox = prototype(("MessageBoxA", windll.user32), paramflags)
>>>

现在可以pass以下方式调用 MessageBox 外部函数：

>>> MessageBox()
>>> MessageBox(text="Spam, spam, spam")
>>> MessageBox(flags=2, text="foo bar")
>>>

第二个示例演示输出参数。 win32 GetWindowRect函数pass将指定窗口的尺寸复制到调用者必须提供的RECT结构中来检索其尺寸。这是 C 语句：

WINUSERAPI BOOL WINAPI
GetWindowRect(
     HWND hWnd,
     LPRECT lpRect);

这是ctypes的包装：

>>> from ctypes import POINTER, WINFUNCTYPE, windll, WinError
>>> from ctypes.wintypes import BOOL, HWND, RECT
>>> prototype = WINFUNCTYPE(BOOL, HWND, POINTER(RECT))
>>> paramflags = (1, "hwnd"), (2, "lprect")
>>> GetWindowRect = prototype(("GetWindowRect", windll.user32), paramflags)
>>>

具有输出参数的函数将在一个值存在时自动返回输出参数值，或者在一个以上的函数中包含输出参数值的 Tuples，因此 GetWindowRect 函数现在在调用时返回一个 RECT 实例。

输出参数可以与errcheck协议结合使用，以进行进一步的输出处理和错误检查。 win32 GetWindowRect api 函数返回BOOL表示成功或失败，因此该函数可以执行错误检查，并在 api 调用失败时引发异常：

>>> def errcheck(result, func, args):
...     if not result:
...         raise WinError()
...     return args
...
>>> GetWindowRect.errcheck = errcheck
>>>

如果errcheck函数返回的 Tuples 参数不变，则ctypescontinue 对输出参数进行常规处理。如果要返回一个窗口坐标 Tuples 而不是一个RECT实例，则可以在函数中检索字段并返回它们，那么将不再进行常规处理：

>>> def errcheck(result, func, args):
...     if not result:
...         raise WinError()
...     rc = args[1]
...     return rc.left, rc.top, rc.bottom, rc.right
...
>>> GetWindowRect.errcheck = errcheck
>>>

15.17.2.5. 实用Function

byref(obj, offset)对应于此 C 代码：

(((char *)&obj) + offset)

返回的对象只能用作外部函数调用参数。它的行为类似于pointer(obj)，但是构造要快得多。

2.6 版的新Function：添加了* offset *可选参数。

如果将字符串指定为第一个参数，则使缓冲区比字符串的长度大一个项目，以使数组中的最后一个元素为 NUL 终止字符。可以将整数作为第二个参数传递，如果不使用字符串的长度，则允许指定数组的大小。

如果第一个参数是 unicode 字符串，则根据 ctypes 转换规则将其转换为 8 位字符串。

如果将 unicode 字符串指定为第一个参数，则使缓冲区比字符串的长度大一个项目，以使数组中的最后一个元素为 NUL 终止字符。可以将整数作为第二个参数传递，如果不使用字符串的长度，则允许指定数组的大小。

如果第一个参数是 8 位字符串，则根据 ctypes 转换规则将其转换为 unicode 字符串。

确切的Function取决于系统。

在 2.6 版中进行了更改：仅 Windows：find_library("m")或find_library("c")将调用结果返回到find_msvcrt()。

例如，如果您需要释放内存(由扩展模块pass调用free(void *)分配)，则在分配内存的同一库中使用该函数很重要。

2.6 版的新Function。

2.6 版的新Function。

2.6 版的新Function。

注意：如果只想将指向对象的指针传递给外部函数调用，则应使用byref(obj)，这要快得多。

set_conversion_mode()返回一个包含先前转换规则的 2Tuples。在 Windows 上，初始转换规则是('mbcs', 'ignore')，在其他系统上是('ascii', 'strict')。

2.6 版的新Function。

2.6 版的新Function。

15.17.2.6. 资料类型

ctypes 数据类型的通用方法，这些都是类方法(确切地说，它们是metaclass的方法)：

2.6 版的新Function。

2.6 版的新Function。

所有 ctypes 数据类型都有该类方法的默认实现，如果该类型的实例，则通常返回* obj *。某些类型也接受其他对象。

ctypes 数据类型的常见实例变量：

15.17.2.7. 基本数据类型

在 2.6 版中进行了更改：现在可以腌制不包含指针的 ctypes 数据类型。

实例具有单个属性：

从 ctypes 实例检索value属性时，通常每次都会返回一个新对象。 ctypes 不实现原始对象的返回，总是构造一个新对象。所有其他 ctypes 对象实例也是如此。

基本数据类型在作为外部函数调用结果返回时，或者例如pass检索结构字段成员或数组项而返回时，将透明地转换为本机 Python 类型。换句话说，如果外部函数的restype为c_char_p，则您将始终收到 Python 字符串，而不是c_char_p实例。

基本数据类型的子类不会继承此行为。因此，如果外部函数restype是c_void_p的子类，则您将从函数调用中收到此子类的实例。当然，您可以pass访问value属性来获取指针的值。

这些是基本的 ctypes 数据类型：

2.6 版的新Function。

2.7 版的新Function。

2.6 版的新Function。

ctypes.wintypes模块提供了许多其他 Windows 特定的数据类型，例如HWND，WPARAM或DWORD。还定义了一些有用的结构，例如MSG或RECT。

15.17.2.8. 结构化数据类型

具有 nonlocal 字节 Sequences 的结构不能包含指针类型字段，也不能包含任何其他包含指针类型字段的数据类型。

必须pass子类化这些类型之一来创建具体的结构和联合类型，并至少定义一个fields类变量。 ctypes将创建descriptor，它们允许pass直接属性访问来读取和写入字段。这些是

对于诸如c_int的整数类型字段，可以给出第三个可选项目。它必须是一个小的正整数，用于定义字段的位宽。

字段名称在一个结构或联合中必须唯一。未选中此选项，重复名称时只能访问一个字段。

可以在定义结构子类的类语句之后*定义fields类变量，这允许创建直接或间接引用自身的数据类型：

class List(Structure):
    pass
List._fields_ = [("pnext", POINTER(List)),
                 ...
                ]

但是，必须在首次使用类型之前定义fields类变量(创建实例，在其上调用sizeof()，依此类推)。以后对fields类变量的赋值将引发 AttributeError。

可以定义结构类型的子子类，它们继承 Base Class 的字段以及子子类中定义的fields(如果有)。

此变量中列出的字段必须是结构或联合类型字段。 ctypes将以结构类型创建 Descriptors，该 Descriptors 允许直接访问嵌套字段，而无需创建结构或联合字段。

这是示例类型(Windows)：

class _U(Union):
    _fields_ = [("lptdesc", POINTER(TYPEDESC)),
                ("lpadesc", POINTER(ARRAYDESC)),
                ("hreftype", HREFTYPE)]

class TYPEDESC(Structure):
    _anonymous_ = ("u",)
    _fields_ = [("u", _U),
                ("vt", VARTYPE)]

TYPEDESC结构描述 COM 数据类型，而vt字段指定哪个联合字段有效。由于u字段被定义为匿名字段，因此现在可以直接从 TYPEDESC 实例访问成员。 td.lptdesc和td.u.lptdesc是等效的，但是前者更快，因为它不需要创建临时联合实例：

td = TYPEDESC()
td.vt = VT_PTR
td.lptdesc = POINTER(some_type)
td.u.lptdesc = POINTER(some_type)

可以定义结构的子子类，它们继承 Base Class 的字段。如果子类定义具有单独的fields变量，则在其中指定的字段将附加到 Base Class 的字段。

结构和联合构造函数接受位置参数和关键字参数。位置参数用于初始化成员字段，其 Sequences 与它们在fields中出现的 Sequences 相同。构造函数中的关键字参数被解释为属性分配，因此它们将使用相同的名称初始化fields，或为fields中不存在的名称创建新的属性。

15.17.2.9. 数组和指针

创建具体数组类型的推荐方法是将任何ctypes数据类型与正整数相乘。另外，您可以继承此类型并定义length和type类变量。数组元素可以使用标准下标和切片访问进行读写。对于切片读取，结果对象本身不是Array。

数组子类构造函数接受位置参数，该位置参数用于按 Sequences 初始化元素。

具体的指针类型是pass使用要指向的类型调用POINTER()来创建的；这是由pointer()自动完成的。

如果指针指向数组，则可以使用标准下标和切片访问来读取和写入其元素。指针对象没有大小，因此len()将引发TypeError。负下标将在指针之前(如 C 中)从内存中读取，并且超出范围的下标可能会因访问冲突而崩溃(如果幸运的话)。

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