Python：cffi 库高级用法举例和应用详解

python库 › c语言接口
, ,

Python cffi库

模块介绍

cffi（C Foreign Function Interface）是一个 Python 库，允许 Python 代码调用 C 语言的共享库，并能很方便地处理 C 结构体、函数和其他类型。该库支持 Python 2.6 和 3.0 及以上版本，因此建议用户使用 Python 3.x 来获得更好的功能体验和支持。

应用场景

cffi 库主要用于需要与 C 语言进行交互的场景，如：

  • 性能优化：当 Python 代码无法满足性能需求时，可以借助 C 语言编写高效算法模块，然后通过 cffi 进行调用。
  • 使用现有 C 库：如果项目中存在大量用 C 语言编写的现有库，使用 cffi 可以让 Python 轻松调用这些函数，避免重写和调试的麻烦。
  • 系统编程：在涉及系统调用、硬件接口或其他低级操作时，cffi 能够帮助 Python 与系统层进行高效交互。

安装说明

cffi 库并不是 Python 的默认模块，但可以通过 pip 轻松安装。要安装 cffi，可以在终端中运行以下命令：

1
pip install cffi  # 通过pip命令安装cffi库

安装完成后，在 Python 中导入即可使用。

用法举例

1. 引入 C 函数

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
from cffi import FFI  # 导入cffi库

ffi = FFI()  # 创建FFI对象
# 定义C函数的接口
ffi.cdef("""
    int add(int x, int y);  // 声明C函数add，用于求和
""")

# 加载共享库，这里假设动态库名为libmylib.so
C = ffi.dlopen("libmylib.so")  # 加载共享C库
result = C.add(1, 2)  # 调用C函数add
print(result)  # 打印结果，期待输出3

2. 使用 C 结构体

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
from cffi import FFI  # 导入cffi库

ffi = FFI()  # 创建FFI对象
# 定义C结构体
ffi.cdef("""
    typedef struct {
        int x;
        int y;
    } Point;  // 声明Point结构体
    int distance(Point p1, Point p2);  // 声明计算距离的C函数
""")

C = ffi.dlopen("libmylib.so")  # 加载共享库
point1 = ffi.new("Point[]", 1)  # 创建Point结构体数组
point1[0].x = 3  # 为结构体字段赋值
point1[0].y = 4

point2 = ffi.new("Point[]", 1)  # 创建另一个Point结构体
point2[0].x = 0
point2[0].y = 0

result = C.distance(point1[0], point2[0])  # 调用C函数计算两点距离
print(result)  # 打印计算结果

3. 从 Python 调用 C 语言编写的回调函数

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
from cffi import FFI  # 导入cffi库

ffi = FFI()  # 创建FFI对象
# 定义回调函数的C接口
ffi.cdef("""
    typedef void (*callback_t)(int);  // 定义回调函数类型
    void register_callback(callback_t cb);  // 声明注册回调的C函数
""")

C = ffi.dlopen("libmylib.so")  # 加载共享库

# Python中的回调函数
def my_callback(value):
    print("Callback called with value:", value)  # 打印回调值

# 通过cffi创建C函数指针
C.my_callback = ffi.callback("void(int)", my_callback)  # 注册回调函数
C.register_callback(C.my_callback)  # 在C库中注册回调

结尾

亲爱的读者们，非常欢迎您关注我的博客（全糖冲击博客）。这里将定期更新 Python 标准库的使用教程，伴随详细的例子解析，帮助你轻松学习与掌握 Python 编程。每一篇文章都经过精心编写，力求提供最优质的学习资料，便于日后查询与复习。如果您希望在编程的道路上提升自身的能力，获取更丰富的知识，强烈建议您定期光临我的博客。我会持续分享最新的技术动态与实用教程，期待与您一起成长！