Python要想调用C语言写的动态连接库。不仅要兼容C接口的调用习惯,还须要兼容C语言的数据类型。幸运的是ctypes库已经做了这双方面的工作。以便调用动态连接库是很方便的。在Hello World的程序里,这行代码编写例如以下:
MessageBox = windll.user32.MessageBoxW
从这行代码的简洁程度来看。是很优美的。这样的优美是因为ctypes库在背后做了许多的工作。比方windll事实上是一个比較复杂的对象。在ctypes库里,它提供了三个easy载入动态连接库的对象:cdll、windll和oledll。通过訪问这三个对象的属性,就能够调用动态连接库的函数了。
当中cdll主要用来载入C语言调用方式(cdecl)。windll主要用来载入WIN32调用方式(stdcall),而oledll使用WIN32调用方式(stdcall)且返回值是Windows里返回的HRESULT值。假设你曾经没有学习过编程,肯定没有办法区分cdecl和stdcall,就算学习过编程,假设没有写过跨不同库之间的调用,也未必知道。因为在眼下IDE的开发环境下,已经所有隐藏这些的细节。
但在跨语言方面调用时,就不能忽略这样的细节了。那么你或许问为什么会出现这两种调用方式,不是同一个动态连接库吗?对于这个问题。问得好。
要回答这个问题,得从发明C语言那时候说起。
在70年代。美国人丹尼斯·里奇发明了C语言。而且使用C语言编写UNIX,由此他就成为了C语言之父和UNIX操作系统之父。因为UNIX操作系统很高效,改动起来也很方便,是得益于使用了C语言来编写。
随着UNIX操作系统的推广,C语言也变成了一个流行的语言。
要让UNIX变得高效率。那么C语言的设计上,就要着眼于高效的设计。
在函数调用这方面的设计,就体现了这一点。在C语言的函数调用时。须要传送多个參数。
这些參数的传送是能够通过寄存器或者栈来传送。那你或许问为什么不仅仅使用寄存器这一种方式呢?因为函数调用的參数比較多。比方达到5个。
而且在那时候的CPU的寄存器很少,也满足不了这个要求。不像眼下ARM或MIPS的CPU,寄存器比較多。多达13个之多。这时所有使用寄存器来传送參数是基本能够解决这个问题了。在当时的环境之下,设计的C语言的编译器都是按栈的方式来传递函数调用的參数,这样不但能够解决寄存器少的问题,也能够解决另外一个问题。就是能够动态地传递參数的个数。
上面仅仅是攻克了个数的问题,那又出现了另外一个问题,就是參数的入栈的顺序问题。这个好比像学校里体育老师叫一班学生来排队。排头是从高到矮,还是从矮到高的选择。在入栈这个问题上。C语言也面临两个选择。一个跟代码的书写的顺序一样从左到右,还有一个是从右到左。在考虑到动态參数的问题之后,C语言的设计者採用了从右到左的入栈方式,这样的方式有两个长处:一是函数执行时,默认方式是从左到右,意味着出栈的方向应优先为栈顶的元素,这样能够提高执行效率;二是函数參数不定时,执行时分析字符串里出现须要的參数,每出现一个參数就弹出栈一次,跟执行分析的顺序一致。比方以下的函数声明:
printf(const char *,...);
由上可见入栈的顺序不同,调用的方式就不一样。在C语言里都是採用从右向左的方式入栈。在PASCAL语言里是从左向右入栈顺序的。在ctypes库里cdll、windll和oledll都是支持从右到左入栈的參数顺序。
接着下来又引出来了另外一个问题,既然參数是採用入栈的方式来传递。那么就会出现这样的情况,当栈的參数没有使用到时,谁来清除。恢复栈的状态。
在这个问题上。在编译器的设计者里又出现了两种选择:一种是倾向调用者清除。一种是倾向被调用者清除。
这两种方式在性能上没有什么差别,仅仅是安排清除的代码在不同的位置上。cdll是使用调用者清除的栈的方式。而windll和oledll是使用被调用者清除。这点就是它们之间的差别。因此。Python里调用动态连接库时。一定要清楚每一个函数使用的调用方式,否则程序就会出问题。重则直接死掉。cdll和windll的差别例如以下图: