Pyro dll что это
Недавно меня заинтересовала тема использования DLL из Python. Кроме того было интересно разобраться в их структуре, на тот случай, если придется менять исходники библиотек. После изучения различных ресурсов и примеров на эту тему, стало понятно, что применение динамических библиотек может сильно расширить возможности Python. Собственные цели были достигнуты, а чтобы опыт не был забыт, я решил подвести итог в виде статьи — структурировать свой знания и полезные источники, а заодно ещё лучше разобраться в данной теме.
Под катом вас ожидает статья с различными примерами, исходниками и пояснениями к ним.
Содержание
- Структура DLL
- DLL & Python
- Подключение DLL
- Типы данных в С и Python
- Аргументы функция и возвращаемые значения
- Своя DLL и ее использование
Надеюсь из содержания немного станет понятнее какую часть нужно открыть, чтобы найти ответы на свои вопросы.
Структура DLL
DLL — Dynamic Link Library — динамическая подключаемая библиотека в операционной системе (ОС) Windows. Динамические библиотеки позволяют сделать архитектуру более модульной, уменьшить количество используемых ресурсов и упрощают модификацию системы. Основное отличие от .EXE файлов — функции, содержащиеся в DLL можно использовать по одной.
Учитывая, что статья не о самих библиотеках, лучше просто оставить здесь ссылку на довольно информативную статью от Microsoft: Что такое DLL?.
Для того, чтобы понять, как использовать динамические библиотеки, нужно вникнуть в их структуру.
DLL содержит набор различных функций, которые потом можно использовать по-отдельности. Но также есть возможность дополнительно указать функцию точки входа в библиотеку. Такая функция обычно имеет имя DllMain и вызывается, когда процессы или потоки прикрепляются к DLL или отделяются от неё. Это можно использовать для инициализации различных структур данных или их уничтожения.
Рисунок 1 — Пустой template, предлагаемый Code Blocks для проекта DLL.
На рисунке 1 приведен шаблон, который предлагает Code Blocks, при выборе проекта типа DLL. В представленном шаблоне есть две функции:
Для начала стоит подробнее рассмотреть функцию DllMain . Через нее ОС может уведомлять библиотеку о нескольких событиях (fdwReason):
DLL_PROCESS_ATTACH – подключение DLL. Процесс проецирования DLL на адресное пространство процесса. С этим значением DllMain вызывается всякий раз, когда какой-то процесс загружает библиотеку с явной или неявной компоновкой.
DLL_PROCESS_DETACH – отключение DLL от адресного пространства процесса. С этим значением DllMain вызывается при отключении библиотеки.
DLL_THREAD_ATTACH – создание процессом, подключившим DLL, нового потока. Зачем DLL знать о каких-то там потоках? А вот зачем, далеко не каждая динамическая библиотека может работать в многопоточной среде.
DLL_THREAD_DETACH – завершение потока, созданного процессом, подключившим DLL. Если динамическая библиотека создает для каждого потока свои "персональные" ресурсы (локальные переменные и буфера), то это уведомление позволяет их своевременно освобождать.
Опять же, в тему структуры DLL можно углубляться до бесконечности, там есть много различных нюансов, о которых немного изложено в этой статье.
У DllMain не так много аргументов, самый важный fdwReason уже рассмотрен выше, теперь о двух других:
- Аргумент lpvReserved указывает на способ подключения DLL:
- 0 — библиотека загружена с явной компоновкой.
- 1 — библиотека загружена с неявной компоновкой.
О явной и неявной компоновке можно прочесть подробно в статье: Связывание исполняемого файла с библиотекой DLL.
В предложенном на рисунке 1 шаблоне есть функция SomeFunction , которая может быть экспортирована из динамической библиотеки. Для того, чтобы это показать, при объявлении функции указывается __declspec(dllexport) . Например, так:
Функции, не объявленные таким образом, нельзя будет вызывать снаружи.
DLL & Python
Первым делом, расскажу, как подключать уже собранные DLL, затем, как вызывать из них функции и передавать аргументы, а уже после этого, постепенно доделаю шаблон из Code Blocks и приведу примеры работы с собственной DLL.
Подключение DLL
Основной библиотекой в Python для работы с типами данных, совместимыми с типами языка С является ctypes . В документации на ctypes представлено много примеров, которым стоит уделить внимание.
Чтобы начать работать с DLL, необходимо подключить библиотеку к программе на Python. Сделать это можно тремя способами:
- cdll — загружает динамическую библиотеку и возвращает объект, а для использования функций DLL нужно будет просто обращаться к атрибутам этого объекта. Использует соглашение вызовов cdecl.
- windll — использует соглашение вызовов stdcall. В остальном идентична cdll.
- oledll — использует соглашение вызовов stdcall и предполагается, что функции возвращают код ошибки Windows HRESULT. Код ошибки используется для автоматического вызова исключения WindowsError.
Для первого примера будем использовать стандартную Windows DLL библиотеку, которая содержит всем известную функцию языка С — printf() . Библиотека msvcrt.dll находится в папке C:\WINDOWS\System32 .
Код Python:
Результат:
Можно использовать подключение библиотеки с помощью метода windll либо oledll , для данного кода разницы не будет, вывод не изменится.
Если речь не идет о стандартной библиотеке, то конечно следует использовать вызов с указанием пути на dll. В ctypes для загрузки библиотек предусмотрен метод LoadLibrary . Но есть еще более эффективный конструктор CDLL , он заменяет конструкцию cdll.LoadLibrary . В общем, ниже показано два примера вызова одной и той же библиотеки msvcrt.dll.
Код Python:
Иногда случается, что необходимо получить доступ к функции или атрибуту DLL, имя которого Python не "примет"… ну бывает. На этот случай имеется функции getattr(lib, attr_name) . Данная функция принимает два аргумента: объект библиотеки и имя атрибута, а возвращает объект атрибута.
Код Python:
Результат:
Теперь становится понятно, как подключить библиотеку и использовать функции. Однако, не всегда в DLL нужно передавать простые строки или цифры. Бывают случаи, когда требуется передавать указатели на строки, переменные или структуры. Кроме того, функции могут и возвращать структуры, указатели и много другое.
Типы данных в С и Python
Модуль ctypes предоставляет возможность использовать типы данных совместимые с типами в языке С. Ниже приведена таблица соответствия типов данных.
Сtypes type C type Python type c_bool _Bool bool (1) c_char char 1-character string c_wchar wchar_t 1-character unicode string 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 or long long int/long c_ulonglong unsigned __int64 or unsigned long long int/long c_float float float c_double double float c_longdouble long double float c_char_p char * (NUL terminated) string or None c_wchar_p wchar_t * (NUL terminated) unicode or None c_void_p void * int/long or None Таблица 1 — Соответствие типов данных языка Python и языка C, которое предоставляет модуль ctypes .
Первое, что стоит попробовать — это использовать указатели, куда без них? Давайте напишем программу, где создадим строку и указатель на неё, а потом вызовем printf() для них:
Результат:
Если вы создали указатель, то разыменовать (получить доступ к значению, на которое он указывает) можно с использованием атрибута value , пример выше.
Аргументы функций и возвращаемые значения
По умолчанию предполагается, что любая экспортируемая функция из динамической библиотеки возвращает тип int . Другие возвращаемые типы можно указать при помощи атрибута restype . При этом, чтобы указать типы аргументов функции можно воспользоваться атрибутом argtypes .
Например, стандартная функция strcat принимает два указателя на строки и возвращает один указатель на новую строку. Давайте попробуем ей воспользоваться.
Код Python:
Результат:
На этом закончим с примерами использования готовых DLL. Давайте попробуем применить знания о структуре DLL и модуле ctypes для того, чтобы собрать и начать использовать собственную библиотеку.
Своя DLL и ее использование
Пример 1
Шаблон DLL уже был рассмотрен выше, а сейчас, когда дело дошло до написания своей DLL и работы с ней, выскочили первые и очевидные грабли — несовместимость разрядности DLL и Python. У меня на ПК установлен Python x64, оказалось, что как бы не были DLL универсальны, разрядность DLL должна соответствовать разрядности Python. То есть, либо ставить компилятор x64 и Python x64, либо и то и то x32. Хорошо, что это не сложно сделать.
Ниже привожу код шаблона DLL, в который добавил вывод строки при подключении библиотеки, а также небольшой разбор и вывод аргументов, с которыми вызвалась DllMain . В примере можно понаблюдать, какие участки кода библиотеки вызываются и когда это происходит.
Код DLL на С:
Код Python:
Функция SomeFunction получает указатель на строку и выводит её в окно. На рисунке ниже показана работа программы.
![]()
Рисунок 2 — Демонстрация работы шаблона библиотеки из Code Blocks.
Все действия происходящие в кейсе DLL_PROCESS_ATTACH , код которого приведен ниже, вызываются лишь одной строкой в Python коде:
![]()
Рисунок 3 — Действия происходящие при подключении DLL.
Пример 2
Чтобы подвести итог по использованию DLL библиотек из Python, приведу пример, в котором есть начальная инициализация параметров и передача новых через указатели на строки и структуры данных. Этот код дает понять, как написать аналог структуры С в Python. Ниже привожу код main.c , man.h и main.py .
Код DLL на С:
В коде main.h определена структура Passport с тремя полями: два указателя и целочисленная переменная. Кроме того, четыре функции объявлены, как экспортируемые.
Код DLL на С:
Внутри кейса DLL_PROCESS_ATTACH происходит выделение памяти под строки и начальная инициализация полей структуры. Выше DllMain определены функции:
GetPassport — вывод полей структуры passport в консоль.
*SetName(char new_name)** — установка поля name структуры passport .
*SetSurname(char new_surname)** — установка поля surname структуры passport .
*SetPassport(Passport new_passport)** — установка всех полей структуры passport . Принимает в качестве аргумента указатель на структуру с новыми полями.
Теперь можно подключить библиотеку в Python.
Код на Python
В коде выше многое уже знакомо, кроме создания структуры аналогичной той, которая объявлена в DLL и передачи указателя на эту структуру из Python в DLL.
Читайте также:
