python通过ctypes调用C++ DLL过程中返回值的指定和结构体数组的使用

た入场券 2022-11-18 04:50 300阅读 0赞

在做自动化测试的过程中，我需要使用python调用C++的SDK，完成接口测试的工作。由于团队只提供了C++的SDK源码，所以我需要做下面几件事：

1.  封装C++的接口，进行接口的导出
2.  打包为DLL，动态链接库
3.  使用ctypes库，调用dll，完成测试

网上关于python通过ctypes调用C++动态链接库的教程非常多，我就不再写了，这里就写一下我在使用过程中遇到的两个问题：

1.  接口返回为应字符串，C++代码中声明为char \*，如何在python中获取字符串的返回值？
2.  参数中有结构体，返回值是结构体，返回值或参数中有结构体数组的时候在python中如何传值和解析返回值？

### C++接口导出 ###

在看问题之前，我们顺便带一下C++代码如何封装。作为测试人员，我拿到的是C++的源码，要使用python调用它，首先我需要先导出我要测试的接口。为了让导出接口的代码不与SDK源代码混在一起，我们需要在项目中新建一个export.cpp专门用于导出，这样便于在git上与开发人员一起协同工作，互不干扰。  
![在这里插入图片描述][20210413093031387.png]  
这个文件的内容，就是导出接口，这里直接看个例子，不做过多解释了

extern "C" __declspec(dllexport) int __stdcall setDeviceName(char* ip, unsigned short port, char* name) {
    	TestObject* obj = new TestObject(ip, port);
    	return obj->setDeviceName(name);
    }

这里我们要注意一下，原C++的接口调用是需要先实例化一个类，然后使用类的方法来调用，但是我们封装的时候无法使用自定义类，所以我们需要在封装的时候完成这种操作，编程嘛，随机应变。

### char \* 返回值的解析 ###

我们封装了这样一个接口：

extern "C" __declspec(dllexport) char* __stdcall getDeviceName(char* ip, unsigned short port) {
    	TestObject* obj = new TestObject(ip, port);
    	return obj->getDeviceName();
    }

这个接口返回一个字符串，定义的返回类型为char \*,我们看看在python中如何调用

libc = cdll.LoadLibrary('SDK.dll')
    libc.getDeviceName.restype = c_char_p
    s = bytes('192.168.1.113', encoding='utf-8')
    deviceName = libc.getDeviceName(s, 5000).decode()

看上面的代码我们学到了以下几点：

*  我们可以通过设置要调用的方法的restype，来告诉ctypes返回值的类型
 *  字符串不能直接作为char \*类型的参数传递，需要转化了bytes
 *  使用decode方法转char \*为字符串

### 结构体，结构体指针，结构体数组 ###

我们都知道一个接口只能有一个返回值，如果想返回多个值，在python中我们可以使用列表，元组，在C++中我们可以使用数组，结构体，这一小节我们就讨论返回多个值的问题。

我们看一个比较综合的例子，然后分析以下：  
C++中结构体的定义:

struct BrightnessItem
    {
    	int environment;
    	int screen;
    };

对应的python中结构体的定义：

class BrightnessItem(Structure):
        _fields_ = [
            ('environment', c_int),
            ('screen', c_int)
        ]
    # 注意，使用Structure必须import  ctypes

C++中，参数为结构体指针数组的封装方法：

extern "C" __declspec(dllexport) int __stdcall testMethod(char* ip, unsigned short port, BrightnessItem* items) {
    	TestObject* obj = new TestObject(ip, port);
    	return obj->testMethod(items);
    }

在python中调用之前，我们要明白一个事实，单看导出的定义，我们并不知道这是仅仅表示一个结构体指针，还是表示一个结构体数组，那我们就得深入代码中去看了，在我拿到的代码中，我发现开发人员拿到这个参数，会作为长度为8的数组进行解析，所以我明白我需要传入一个长度为8的结构体数组（如果你碰到这种情况，也需要看代码进行分析），在分析完成之后，我就可以写出调用的python程序了：

list = []
    for i in range(8):
        item = BrightnessItem()
        item.screen = 40
        item.environment = 60
        list.append(item)
    
    # 参数为结构体
    data = POINTER(BrightnessItem * 8)((BrightnessItem * 8)(*list))
    libc.testMethod(s, 5000, data)

上面的长难句我们拆开看一下：

data = POINTER(BrightnessItem * 8)((BrightnessItem * 8)(*list))
    // 上面的可以拆开为：
    temp = (BrightnessItem * 8)(*list)
    data = POINTER(BrightnessItem * 8)(temp)

这样是不是就清晰多了，会了最难的，单纯传结构体，或者是结构体指针就都不在话下了。

最后我们看一下返回值为结构体数组的情况，还是先看C++的导出定义：

extern "C" __declspec(dllexport) BrightnessItem * __stdcall testMethod(char* ip, unsigned short port) {
    	TestObject* obj = new TestObject(ip, port);
    	return obj->testMethod();
    }

经过上面的学习，我们知道，要想让python解析返回值，最关键的就是如何告诉python返回的是什么类型，上面的返回值，我们同样需要看C++的代码确定返回的是一个结构体数组还是结构体指针，如果是数组，具体是多长？这里不多赘述，我看过代码之后知道返回了一个长度为8的结构体数组，于是我在python中这样指定返回值类型：

libc.testMethod.restype = POINTER(BrightnessItem * 8)

调用方法之后，我这样解析返回值：

struct_res = libc.testMethod(s, 5000)
    for i in range(8):
        ret_string = 'number:{index}  screen:{screen}  environment:{environment}'.format(index=i, screen=struct_res.contents[i].screen, environment=struct_res.contents[i].environment)

会了最难的结构体数组，单纯返回值为结构体和结构体指针的情况，你能不能举一反三了呢？

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