ctypes --- 파이썬용 외부 함수 라이브러리

ctypes는 파이썬용 외부 함수(foreign function) 라이브러리입니다. C 호환 데이터형을 제공하며, DLL 또는 공유 라이브러리에 있는 함수를 호출할 수 있습니다. 이 라이브러리들을 순수 파이썬으로 감싸는 데 사용할 수 있습니다.

flowdas

같은 목적으로 자주 사용되는 제삼자 라이브러리로 PyPy 팀에서 개발한 cffi가 있습니다. CPython에서도 사용할 수 있고, PyPy 에서는 대체로 ctypes 에 비해 훨씬 높은 성능을 제공합니다.

ctypes 자습서

참고: 이 자습서의 코드 예제는 doctest를 사용하여 실제로 작동하는지 확인합니다. 일부 코드 예제는 리눅스, 윈도우 또는 맥 OS X에서 다르게 동작하므로, 주석에 doctest 지시문이 포함되어 있습니다.

참고: 일부 코드 예제는 ctypes c_int 형을 참조합니다. sizeof(long) == sizeof(int)인 플랫폼에서, 이는 c_long의 별칭입니다. 따라서 c_int를 기대할 때 c_long가 인쇄되더라도 혼란스러워하지 않아도 됩니다 --- 이것들은 실제로 같은 형입니다.

로드된 dll에서 함수에 액세스하기

함수는 dll 객체의 어트리뷰트로 액세스 됩니다:

>>> 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
>>>

kernel32 와 user32와 같은 win32 시스템 dll은 종종 ANSI뿐만 아니라 UNICODE 버전의 함수를 내보냅니다. UNICODE 버전은 이름에 W가 추가된 상태로 내보내지고, ANSI 버전은 이름에 A가 추가되어 내보내 집니다. 지정된 모듈 이름의 모듈 핸들을 반환하는 win32 GetModuleHandle 함수는, 다음과 같은 C 프로토타입을 가지며, UNICODE가 정의되어 있는지에 따라 그중 하나를 GetModuleHandle로 노출하기 위해 매크로가 사용됩니다:

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

windll는 마술적으로 이 중 하나를 선택하려고 하지 않으므로, GetModuleHandleA 나 GetModuleHandleW를 명시적으로 지정하여 필요한 버전에 액세스해야 하고, 그런 다음 각각 바이트열이나 문자열 객체로 호출해야 합니다.

때때로, dll은 "??2@YAPAXI@Z"와 같은 유효한 파이썬 식별자가 아닌 이름으로 함수를 내보냅니다. 이때는 getattr()를 사용하여 함수를 조회해야 합니다:

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

윈도우에서, 일부 dll은 이름이 아니라 서수(ordinal)로 함수를 내보냅니다. 이 함수는 서수로 dll 객체를 인덱싱하여 액세스할 수 있습니다:

>>> 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
>>>

함수 호출하기

다른 파이썬 콜러블처럼 이 함수를 호출할 수 있습니다. 이 예제에서는 시스템 시간을 유닉스 에포크부터의 초로 반환하는 time() 함수와 win32 모듈 핸들을 반환하는 GetModuleHandleA() 함수를 사용합니다.

이 예는 NULL 포인터로 두 함수를 호출합니다 (None을 NULL 포인터로 사용해야 합니다):

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

cdecl 호출 규칙을 사용하여 stdcall 함수를 호출하면 ValueError가 발생하고, 그 반대도 마찬가지입니다:

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

올바른 호출 규칙을 찾으려면 C 헤더 파일이나 호출할 함수에 대한 설명서를 살펴봐야 합니다.

윈도우에서, ctypes는 함수가 유효하지 않은 인자 값을 사용하여 호출될 때, 일반적인 보호 오류로 인한 충돌을 방지하기 위해 win32 구조적 예외 처리를 사용합니다:

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

그러나, ctypes로 파이썬을 충돌시킬 방법이 많으므로, 어쨌든 주의해야 합니다. faulthandler 모듈은 충돌을 디버깅하는 데 도움이 될 수 있습니다 (예를 들어, 오류가 있는 C 라이브러리 호출로 인한 세그먼트 오류).

None, 정수, 바이트열 객체 및 (유니코드) 문자열은 이러한 함수 호출에서 매개 변수로 직접 사용할 수 있는 유일한 파이썬 자체의 객체입니다. None는 C NULL 포인터로 전달되고, 바이트열 객체와 문자열은 데이터가 저장된 메모리 블록에 대한 포인터로 전달됩니다 (char * 이나 wchar_t *). 파이썬 정수는 플랫폼의 기본 C int 형으로 전달되며, 그 값은 C 형에 맞게 마스크 됩니다.

다른 매개 변수 형으로 함수를 호출하기 전에, ctypes 데이터형에 대해 더 알아야 합니다.

기본 데이터형

ctypes는 많은 기본적인 C 호환 데이터형을 정의합니다.:

ctypes 형

C 형

파이썬 형

c_bool

_Bool

bool (1)

c_char

char

1-문자 바이트열 객체

c_wchar

wchar_t

1-문자 문자열

c_byte

char

int

c_ubyte

unsigned char

int

c_short

short

int

c_ushort

unsigned short

int

c_int

int

int

c_uint

unsigned int

int

c_long

long

int

c_ulong

unsigned long

int

c_longlong

__int64 나 long long

int

c_ulonglong

unsigned __int64 나 unsigned long long

int

c_size_t

size_t

int

c_ssize_t

ssize_t 나 Py_ssize_t

int

c_float

float

float

c_double

double

float

c_longdouble

long double

float

c_char_p

char * (NUL 종료됨)

바이트열 객체나 None

c_wchar_p

wchar_t * (NUL 종료됨)

문자열이나 None

c_void_p

void *

int 나 None

  1. 생성자는 논릿값을 가진 모든 객체를 받아들입니다.

이 모든 형은 올바른 형과 값의 선택적 초기화자로 호출해서 만들어질 수 있습니다:

>>> c_int()
c_long(0)
>>> c_wchar_p("Hello, World")
c_wchar_p(140018365411392)
>>> c_ushort(-3)
c_ushort(65533)
>>>

이러한 형은 가변이므로, 값을 나중에 변경할 수도 있습니다:

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

c_char_p, c_wchar_p 및 c_void_p 포인터형의 인스턴스에 새 값을 대입하면 포인터가 가리키는 메모리 위치가 변경됩니다, 메모리 블록의 내용이 아닙니다 (당연히 아닙니다, 파이썬 바이트열 객체는 불변입니다):

>>> s = "Hello, World"
>>> c_s = c_wchar_p(s)
>>> print(c_s)
c_wchar_p(139966785747344)
>>> print(c_s.value)
Hello World
>>> c_s.value = "Hi, there"
>>> print(c_s)              # 메모리 위치가 변경되었습니다
c_wchar_p(139966783348904)
>>> print(c_s.value)
Hi, there
>>> print(s)                # 원래 객체는 변경되지 않습니다
Hello, World
>>>

그러나, 이것들을 가변 메모리에 대한 포인터를 예상하는 함수에 전달하지 않도록 주의해야 합니다. 가변 메모리 블록이 필요하다면, ctypes에는 다양한 방법으로 이를 만드는 create_string_buffer() 함수가 있습니다. 현재 메모리 블록 내용은 raw 프로퍼티를 사용하여 액세스(또는 변경)할 수 있습니다; NUL 종료 문자열로 액세스하려면 value 프로퍼티를 사용하십시오:

>>> from ctypes import *
>>> p = create_string_buffer(3)            # 3바이트 버퍼를 만들고, NUL 바이트로 초기화합니다
>>> print(sizeof(p), repr(p.raw))
3 b'\x00\x00\x00'
>>> p = create_string_buffer(b"Hello")     # NUL 종료 문자열을 포함하는 버퍼를 만듭니다
>>> print(sizeof(p), repr(p.raw))
6 b'Hello\x00'
>>> print(repr(p.value))
b'Hello'
>>> p = create_string_buffer(b"Hello", 10) # 10바이트 버퍼를 만듭니다
>>> print(sizeof(p), repr(p.raw))
10 b'Hello\x00\x00\x00\x00\x00'
>>> p.value = b"Hi"
>>> print(sizeof(p), repr(p.raw))
10 b'Hi\x00lo\x00\x00\x00\x00\x00'
>>>

flowdas

NUL 종료 문자열로 액세스한다는 것은 메모리의 내용을 NULL 종료 문자열로 해석한다는 뜻입니다. 따라서, value 프로퍼티는 문자열의 끝을 나타내는 NULL 을 포함하지 않는 바이트열을 줍니다. 반면, 임의의 메모리 블록으로 해석하는 raw 프로퍼티는 메모리에 담긴 모든 바이트를 제공하기 때문에, NUL을 포함하는 바이트열을 돌려줍니다.

create_string_buffer() 함수는 이전 ctypes 배포에 있는 c_string() 함수뿐만 아니라 c_buffer() 함수(아직 별칭으로 사용할 수 있습니다)를 대체합니다. C 형 wchar_t의 유니코드 문자를 포함하는 가변 메모리 블록을 생성하려면 create_unicode_buffer() 함수를 사용하십시오.

함수 호출하기, 계속

printf는 sys.stdout이 아니라 실제 표준 출력으로 인쇄하므로, 이 예제는 콘솔 프롬프트에서만 작동하고 IDLE 이나 PythonWin에서는 작동하지 않음에 유의하십시오:

>>> printf = libc.printf
>>> printf(b"Hello, %s\n", b"World!")
Hello, World!
14
>>> printf(b"Hello, %S\n", "World!")
Hello, World!
14
>>> printf(b"%d bottles of beer\n", 42)
42 bottles of beer
19
>>> printf(b"%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
>>>

이전에 언급했듯이, 정수, 문자열 및 바이트열 객체를 제외한 모든 파이썬 형은 필요한 C 데이터형으로 변환될 수 있도록 해당하는 ctypes 형으로 래핑 되어야 합니다:

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

사용자 정의 데이터형을 사용하여 함수 호출하기

또한 ctypes 인자 변환을 사용자 정의하여 사용자 고유 클래스의 인스턴스를 함수 인자로 사용할 수 있습니다. ctypes는 _as_parameter_ 어트리뷰트를 찾고, 이를 함수 인자로 사용합니다. 물론 정수, 문자열 또는 바이트열 중 하나여야 합니다:

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

_as_parameter_ 인스턴스 변수에 인스턴스의 데이터를 저장하지 않으려면, property를 정의하여 요청 시 어트리뷰트를 사용할 수 있게 할 수 있습니다.

필수 인자 형 (함수 프로토타입) 지정하기

argtypes 어트리뷰트를 설정하여 DLL에서 내보낸 함수의 필수 인자 형을 지정할 수 있습니다.

argtypes는 C 데이터형의 시퀀스 여야 합니다 (printf 함수는 포맷 문자열에 따라 개수와 형이 다른 매개 변수를 받아들이기 때문에, 여기서는 좋은 예가 아닐 수 있습니다. 반면에 이 기능을 실험하기에 매우 편리하기도 합니다):

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

포맷을 지정하면 호환되지 않는 인자 형으로부터 보호하고(C 함수의 프로토타입처럼), 유효한 형으로 인자를 변환하려고 시도합니다:

>>> printf(b"%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(b"%s %d %f\n", b"X", 2, 3)
X 2 3.000000
13
>>>

함수 호출에 전달하는 여러분 자신의 클래스를 정의했으면, argtypes 시퀀스에서 해당 클래스를 사용할 수 있도록, from_param() 클래스 메서드를 구현해야 합니다. from_param() 클래스 메서드는 함수 호출에 전달된 파이썬 객체를 받습니다. 형 검사나 이 객체가 수용 가능한지 확인하는 데 필요한 모든 작업을 수행한 다음, 객체 자체나 _as_parameter_ 어트리뷰트나 무엇이건 이 경우에 C 함수 인자로 전달되길 원하는 것을 반환해야 합니다. 다시 말하지만, 결과는 정수, 문자열, 바이트열, ctypes 인스턴스 또는 _as_parameter_ 어트리뷰트가 있는 객체여야 합니다.

반환형

기본적으로 함수는 C int 형을 반환한다고 가정합니다. 다른 반환형은 함수 객체의 restype 어트리뷰트를 설정하여 지정할 수 있습니다.

다음은 더 고급 예제입니다. strchr 함수를 사용하는데, 문자열 포인터와 char을 기대하고, 문자열에 대한 포인터를 반환합니다:

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

위의 ord("x") 호출을 피하려면, argtypes 어트리뷰트를 설정할 수 있으며, 두 번째 인자는 한 글자 파이썬 바이트열 객체에서 C char로 변환됩니다:

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

외부 함수가 정수를 반환하면, 콜러블 파이썬 객체(예를 들어, 함수나 클래스)를 restype 어트리뷰트로 사용할 수도 있습니다. 콜러블은 C 함수가 돌려주는 정수로 호출되며, 이 호출의 결과는 함수 호출의 결과로 사용됩니다. 이것은 에러 반환 값을 검사하고 자동으로 예외를 발생시키는 데 유용합니다:

>>> 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
OSError: [Errno 126] The specified module could not be found.
>>>

WinError는 윈도우 FormatMessage() api를 호출하여 에러 코드의 문자열 표현을 가져오고, 예외를 반환하는 함수입니다. WinError는 선택적 에러 코드 매개 변수를 취합니다, 제공하지 않으면 GetLastError()를 호출하여 에러 코드를 가져옵니다.

훨씬 더 강력한 에러 검사 메커니즘을 errcheck 어트리뷰트를 통해 사용할 수 있음에 유의하십시오; 자세한 내용은 레퍼런스 설명서를 참조하십시오.

포인터 전달하기 (또는: 참조로 매개 변수 전달하기)

때때로 C api 함수는 매개 변수로 데이터형을 가리키는 포인터를 기대합니다, 아마도 해당 위치에 쓰기 위해서, 또는 데이터가 너무 커서 값으로 전달할 수 없어서. 이것은 참조로 매개 변수 전달하기로 알려져 있기도 합니다.

ctypes는 매개 변수를 참조로 전달하는 데 사용되는 byref() 함수를 내보냅니다. 같은 효과를 pointer() 함수로도 얻을 수 있습니다. 하지만 pointer()는 실제 포인터 객체를 생성하기 때문에 더 많은 작업을 수행하므로, 파이썬 자체에서 포인터 객체가 필요하지 않으면 byref()를 사용하는 것이 더 빠릅니다.:

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

구조체와 공용체

구조체와 공용체는 ctypes 모듈에 정의된 Structure와 Union 베이스 클래스에서 파생되어야 합니다. 각 서브 클래스는 _fields_ 어트리뷰트를 정의해야 합니다. _fields_는 필드 이름 과 필드형을 포함하는 2-튜플의 리스트여야 합니다.

필드형은 c_int와 같은 ctypes 형이거나 다른 파생된 ctypes 형(구조체, 공용체, 배열, 포인터)이어야 합니다.

다음은 x 및 y라는 두 개의 정수가 포함된 POINT 구조체의 간단한 예제이며, 생성자에서 구조체를 초기화하는 방법도 보여줍니다:

>>> 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
>>>

그러나, 훨씬 복잡한 구조를 만들 수 있습니다. 구조체는 필드형으로 구조체를 사용하여 다른 구조체를 포함할 수 있습니다.

다음은 upperleft 및 lowerright라는 두 개의 POINT를 포함하는 RECT 구조체입니다:

>>> 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
>>>

중첩된 구조체는 여러 가지 방법으로 생성자에서 초기화할 수 있습니다:

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

필드 디스크립터는 클래스에서 조회할 수 있습니다. 유용한 정보를 제공할 수 있으므로 디버깅에 유용합니다:

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

경고

ctypes는 비트 필드가 있는 공용체나 구조체를 값으로 함수에 전달할 수 없습니다. 32비트 x86에서 작동할 수 있지만, 일반적으로 작동은 라이브러리가 보증하지 않습니다. 비트 필드가 있는 공용체와 구조체는 항상 포인터로 함수에 전달되어야 합니다.

구조체/공용체 정렬과 바이트 순서

기본적으로, Structure와 Union 필드는 C 컴파일러와 같은 방식으로 정렬됩니다. 서브 클래스 정의에서 _pack_ 클래스 어트리뷰트를 지정하면, 이 동작을 재정의할 수 있습니다. 이 값은 양의 정수로 설정해야 하고, 필드의 최대 정렬을 지정합니다. 이것은 MSVC에서 #pragma pack(n)가 수행하는 것입니다.

ctypes는 구조체와 공용체에 기본(native) 바이트 순서를 사용합니다. 기본이 아닌 바이트 순서로 구조체를 만들려면 BigEndianStructure, LittleEndianStructure, BigEndianUnion 및 LittleEndianUnion 베이스 클래스 중 하나를 사용할 수 있습니다. 이러한 클래스들은 포인터 필드를 포함할 수 없습니다.

구조체와 공용체의 비트 필드

비트 필드를 포함하는 구조체와 공용체를 만드는 것이 가능합니다. 비트 필드는 정수 필드에만 가능하며, 비트 폭은 _fields_ 튜플의 세 번째 항목으로 지정됩니다:

>>> 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>
>>>

배열

배열은 같은 형의 고정 된 수의 인스턴스를 포함하는 시퀀스입니다.

배열형을 만드는 데 권장되는 방법은 데이터형에 양의 정수를 곱하는 것입니다:

TenPointsArrayType = POINT * 10

다음은 다소 인공적인 데이터형의 예입니다. 다른 항목들과 함께 4개의 POINT를 포함하는 구조체입니다:

>>> 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
>>>

인스턴스는 클래스를 호출하는 일반적인 방법으로 만들어집니다:

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

위 코드는 배열 내용이 0으로 초기화되기 때문에, 일련의 0 0 줄을 인쇄합니다.

올바른 형의 초기화자를 지정할 수도 있습니다:

>>> 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, end=" ")
...
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
>>>

포인터

포인터 인스턴스는 ctypes 형에 pointer() 함수를 호출해서 만듭니다:

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

포인터 인스턴스는 포인터가 가리키는 객체(위에서는 i 객체)를 반환하는 contents 어트리뷰트를 가집니다:

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

ctypes에는 OOR(원래 객체 반환, original object return)이 없다는 것에 유의하십시오. 어트리뷰트를 가져올 때마다 (동등하지만) 새로운 객체를 만듭니다:

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

다른 c_int 인스턴스를 포인터의 contents 어트리뷰트에 대입하면 포인터는 이 인스턴스가 저장되어있는 메모리 위치를 가리키게 됩니다:

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

포인터 인스턴스는 정수로도 인덱싱할 수 있습니다.:

>>> pi[0]
99
>>>

정수 인덱스에 대입하면 가리키고 있는 값이 바뀝니다:

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

0이 아닌 인덱스를 사용할 수도 있지만, C에서와 마찬가지로 자신이 하는 일을 알아야 합니다: 임의의 메모리 위치를 액세스하거나 변경할 수 있습니다. 일반적으로 C 함수에서 포인터를 받고, 포인터가 실제로 단일 항목 대신 배열을 가리키는 것을 알 때만 이 기능을 사용합니다.

장막 뒤에서, pointer() 함수는 단순히 포인터 인스턴스를 만드는 것 이상을 수행합니다. 먼저 포인터 형을 만들어야 합니다. 이것은 임의의 ctypes 형을 받아들이고, 새로운 형을 반환하는 POINTER() 함수로 수행됩니다:

>>> 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...>
>>>

인자 없이 포인터형을 호출하면 NULL 포인터가 만들어집니다. NULL 포인터는 False 논릿값을 갖습니다:

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

ctypes는 포인터를 역참조(dereference)할 때 NULL인지 확인합니다 (하지만 NULL이 아닌 잘못된 포인터를 역참조하면 파이썬을 충돌시킵니다):

>>> 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
>>>

형 변환

일반적으로, ctypes는 엄격한 형 검사를 수행합니다. 이는 함수의 argtypes 목록에 POINTER(c_int)가 있거나, 구조체 멤버 필드의 형이 그런 형이라면, 정확히 같은 형의 인스턴스만 허용됨을 뜻합니다. 이 규칙에는 ctypes가 다른 객체를 허용하는 몇 가지 예외가 있습니다. 예를 들어, 포인터형 대신 호환 가능한 배열 인스턴스를 전달할 수 있습니다. 따라서 POINTER(c_int)의 경우, ctype은 c_int 배열을 허용합니다:

>>> 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
>>>

또한, 함수 인자가 argtypes에 포인터형(가령 POINTER(c_int))으로 명시적으로 선언되면, 대상형(이 경우 c_int)의 객체를 함수에 전달할 수 있습니다. 이때 ctypes는 필요한 byref() 변환을 자동으로 적용합니다.

POINTER 형 필드를 NULL로 설정하려면, None을 대입할 수 있습니다:

>>> bar.values = None
>>>

때에 따라 호환되지 않는 형의 인스턴스가 있을 수 있습니다. C에서는, 한 형을 다른 형으로 강제 변환(cast)할 수 있습니다. ctypes는 같은 방식으로 사용할 수 있는 cast() 함수를 제공합니다. 위에 정의된 Bar 구조체는 values 필드에 대해 POINTER(c_int) 포인터나 c_int 배열을 받아들이지만 다른 형의 인스턴스는 허용하지 않습니다:

>>> 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
>>>

이럴 때, cast() 함수가 편리합니다.

cast() 함수는 ctypes 인스턴스를 다른 ctypes 데이터형에 대한 포인터로 변환하는 데 사용할 수 있습니다. cast()는 두 개의 매개 변수, 어떤 종류의 포인터로 변환될 수 있는 ctypes 객체와 ctypes 포인터형을 받아들입니다. 첫 번째 인자와 같은 메모리 블록을 참조하는 두 번째 인자의 인스턴스를 반환합니다:

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

따라서, cast()는 Bar 구조체의 values 필드에 대입하는 데 사용할 수 있습니다:

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

불완전한 형

불완전한 형은 멤버가 아직 지정되지 않은 구조체, 공용체 또는 배열입니다. C에서, 이것들은 나중에 정의되는 전방 선언(forward declaration)으로 지정됩니다:

struct cell; /* forward declaration */

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

ctypes 코드로 그대로 옮기면 이렇게 되지만, 작동하지는 않습니다:

>>> 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
>>>

새 class cell은 클래스 문 자체에서 사용할 수 없기 때문입니다. ctypes에서는, cell 클래스를 정의한 다음, class 문 뒤에서 _fields_ 어트리뷰트를 설정할 수 있습니다:

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

해 봅시다. 우리는 두 개의 cell 인스턴스를 만들고, 서로를 가리키도록 한 다음, 마지막으로 포인터 체인을 몇 번 따라갑니다:

>>> 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, end=" ")
...     p = p.next[0]
...
foo bar foo bar foo bar foo bar
>>>

콜백 함수

ctypes는 파이썬 콜러블로부터 C에서 호출 가능한 함수 포인터를 만들 수 있습니다. 이들은 때로 콜백 함수(callback functions)라고 불립니다.

먼저, 콜백 함수를 위한 클래스를 만들어야 합니다. 클래스는 호출 규칙, 반환형 및 이 함수가 받는 인자의 수와 형을 알고 있습니다.

CFUNCTYPE() 팩토리 함수는 cdecl 호출 규칙을 사용하여 콜백 함수의 형을 만듭니다. 윈도우에서, WINFUNCTYPE() 팩토리 함수는 stdcall 호출 규칙을 사용하여 콜백 함수 형을 만듭니다.

이러한 팩토리 함수는 모두 첫 번째 인자로 결과 형을, 나머지 인자로 콜백 함수가 기대하는 인자 형들로 호출됩니다.

콜백 함수의 도움을 받아 항목을 정렬하는 데 사용되는 표준 C 라이브러리의 qsort() 함수를 사용하는 예제를 제시합니다. qsort()는 정수 배열을 정렬하는 데 사용될 것입니다:

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

qsort()는 정렬 할 데이터에 대한 포인터, 데이터 배열의 항목 수, 항목 하나의 크기 및 비교 함수에 대한 포인터인 콜백으로 호출해야 합니다. 콜백은 항목에 대한 두 개의 포인터로 호출되며, 첫 번째 항목이 두 번째 항목보다 작으면 음의 정수를, 같으면 0을, 그렇지 않으면 양수 정수를 반환해야 합니다.

따라서 콜백 함수는 정수에 대한 포인터들을 받고 정수를 반환해야 합니다. 먼저 콜백 함수를 위한 형을 만듭니다:

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

시작하기 위해, 전달된 값을 보여주는 간단한 콜백이 있습니다:

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

결과:

>>> 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
>>>

이제 실제로 두 항목을 비교하여 유용한 결과를 반환할 수 있습니다:

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

쉽게 확인할 수 있듯이, 배열은 이제 정렬되었습니다:

>>> for i in ia: print(i, end=" ")
...
1 5 7 33 99
>>>

함수 팩토리는 데코레이터 팩토리로 사용할 수 있으므로, 다음과 같이 작성할 수도 있습니다:

>>> @CFUNCTYPE(c_int, POINTER(c_int), POINTER(c_int))
... def py_cmp_func(a, b):
...     print("py_cmp_func", a[0], b[0])
...     return a[0] - b[0]
...
>>> qsort(ia, len(ia), sizeof(c_int), 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
>>>

참고

C 코드에서 사용되는 동안 CFUNCTYPE() 객체에 대한 참조를 유지해야 합니다. ctypes가 참조를 유지하지는 않으며, 여러분이 하지 않는다면 가비지 수집되어, 콜백이 발생할 때 프로그램이 충돌할 수 있습니다.

또한, 콜백 함수가 파이썬 제어 바깥에서 만들어진 스레드(예를 들어, 콜백을 호출하는 외부 코드)에서 호출되면, ctypes는 모든 호출에 대해 새로운 더미 파이썬 스레드를 만듭니다. 이 동작은 대부분 적합하지만, threading.local에 저장된 값은, 같은 C 스레드에서 호출되는 여러 콜백에서 살아남을 수 없음을 뜻합니다.

dll에서 내 보낸 값을 액세스하기

일부 공유 라이브러리는 함수를 내보낼 뿐만 아니라 변수도 내보냅니다. 파이썬 라이브러리 자체에 있는 예는 Py_OptimizeFlag 인데, 시작 시 주어진 -O나 -OO 플래그에 따라, 0, 1 또는 2로 설정된 정수입니다.

ctypes는 형의 in_dll() 클래스 메서드를 사용하여 이와 같은 값을 액세스할 수 있습니다. pythonapi는 파이썬 C API에 대한 액세스를 제공하는 미리 정의된 심볼입니다:

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

인터프리터가 -O로 시작되면, 예는 c_long(1)를, -OO가 지정되면 c_long(2)를 인쇄합니다.

포인터의 사용법도 보여주는 확장 예제는 파이썬이 내 보낸 PyImport_FrozenModules 포인터에 액세스합니다.

해당 값에 대한 문서를 인용하면:

이 포인터는 멤버가 모두 NULL 이나 0인 것으로 끝나는 struct _frozen 레코드 배열을 가리키도록 초기화됩니다. 프로즌 모듈이 임포트될 때, 이 테이블에서 검색됩니다. 제삼자 코드는 동적으로 만들어진 프로즌 모듈의 컬렉션을 제공하기 위해 이것을 조작할 수 있습니다.

따라서, 이 포인터를 조작하는 것이 유용할 수도 있습니다. 예제 크기를 제한하기 위해, ctypes로 이 테이블을 읽는 방법만 보여줍니다:

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

struct _frozen 데이터형을 정의했으므로, 테이블에 대한 포인터를 얻을 수 있습니다:

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

table이 struct_frozen 레코드의 배열에 대한 포인터이므로, 이터레이션할 수 있습니다. 하지만 포인터는 크기가 없으므로 루프를 종료하는 방법이 필요합니다. 조만간 액세스 위반 등으로 인해 충돌이 발생할 수 있으므로, NULL 엔트리가 발견되자마자 루프에서 벗어나는 것이 좋습니다:

>>> for item in table:
...     if item.name is None:
...         break
...     print(item.name.decode("ascii"), item.size)
...
_frozen_importlib 31764
_frozen_importlib_external 41499
__hello__ 161
__phello__ -161
__phello__.spam 161
>>>

표준 파이썬이 프로즌 모듈과 프로즌 패키지(음수 size 멤버로 표시됨)를 가지고 있다는 사실은 잘 알려지지 않았으며, 테스트용으로만 사용됩니다. 예를 들어 import __hello__를 시도해보십시오.

의외의 것들

ctypes에는 여러분이 기대하는 것과 실제로 일어나는 것이 다른 가장자리가 있습니다.

다음 예제를 고려해보십시오:

>>> 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
>>> # 이제 두 포인터를 스왑합니다
>>> 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
>>>

흠. 아마도 마지막 문장이 3 4 1 2를 인쇄할 것으로 기대했을 겁니다. 어떻게 된 걸까요? 위의 rc.a, rc.b = rc.b, rc.a 줄의 단계는 다음과 같습니다:

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

temp0 과 temp1은 여전히 위의 rc 객체의 내부 버퍼를 사용하는 객체입니다. 따라서 rc.a = temp0를 실행하면 temp0의 버퍼 내용이 rc의 버퍼로 복사됩니다. 이것은, 결과적으로 temp1의 내용을 변경합니다. 따라서 마지막 대입인 rc.b = temp1은 기대하는 효과를 주지 못합니다.

Structure, Union 및 Array에서 서브 객체를 가져오는 것은 서브 객체를 복사하지 않고, 대신 루트 객체의 하부 버퍼에 액세스하는 래퍼 객체를 가져온다는 점에 유의하십시오.

예상과 다른 행동을 하는 또 다른 예는 다음과 같습니다:

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

참고

c_char_p로 인스턴스를 만든 객체는 바이트열이나 정수로 설정된 value만 가질 수 있습니다.

False를 인쇄하는 이유는 무엇일까요? ctypes 인스턴스는 메모리 블록과 메모리 내용에 액세스하는 어떤 디스크립터를 포함하는 객체입니다. 메모리 블록에 파이썬 객체를 저장하면 객체 자체를 저장하지 않고, 대신 객체의 내용을 저장합니다. 내용에 다시 액세스하면 매번 새로운 파이썬 객체가 생성됩니다!

가변 크기 데이터형

ctypes는 가변 크기 배열과 구조체에 대한 일부 지원을 제공합니다.

resize() 함수는 기존 ctypes 객체의 메모리 버퍼 크기를 바꾸는 데 사용할 수 있습니다. 이 함수는 객체를 첫 번째 인자로 가져오고, 바이트 단위의 요청 된 크기를 두 번째 인자로 가져옵니다. 메모리 블록을 객체 형이 지정하는 원래 메모리 블록보다 작게 만들 수 없습니다. 시도하면 ValueError가 발생합니다:

>>> 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
>>>

훌륭합니다, 하지만 이 배열에 포함된 추가 요소에 어떻게 액세스할 수 있습니까? 형은 여전히 4개의 요소만 알고 있으므로, 다른 요소에 액세스하면 에러가 발생합니다:

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

ctypes에서 가변 크기 데이터형을 사용하는 또 다른 방법은, 파이썬의 동적 특성을 사용하고 필요한 크기가 이미 알려진 후 매번 데이터형을 (재) 정의하는 것입니다.

ctypes 레퍼런스

공유 라이브러리 찾기

컴파일 언어로 프로그래밍할 때, 공유 라이브러리는 프로그램을 컴파일/링크할 때와 프로그램을 실행할 때 액세스 됩니다.

find_library() 함수의 목적은 컴파일러나 실행 시간 로더가 하는 것과 비슷한 방식으로 라이브러리를 찾는 것입니다 (여러 버전의 공유 라이브러리가 있는 플랫폼에서는 가장 최근의 것을 로드해야 합니다). 반면에 ctypes 라이브러리 로더는 프로그램이 실행될 때처럼 동작하고, 실행 시간 로더를 직접 호출합니다.

ctypes.util 모듈은 로드할 라이브러리를 판별하는 데 도움이 되는 함수를 제공합니다.

ctypes.util.find_library(name)

라이브러리를 찾아서 경로명을 반환하려고 시도합니다. name은 lib 같은 접두사, .so, .dylib 또는 버전 번호와 같은 접미사가 없는 라이브러리 이름입니다 (이것은 posix 링커 옵션 -l에 사용되는 양식입니다). 라이브러리를 찾을 수 없으면 None을 반환합니다.

정확한 기능은 시스템에 따라 다릅니다.

리눅스에서, find_library()는 외부 프로그램(/sbin/ldconfig, gcc, objdump 및 ld)을 실행하여 라이브러리 파일을 찾으려고 합니다. 라이브러리 파일의 파일명을 반환합니다.

버전 3.6에서 변경: 리눅스에서, 다른 수단으로 라이브러리를 찾을 수 없으면, 라이브러리 검색 시 환경 변수 LD_LIBRARY_PATH의 값이 사용됩니다.

여기 예제가 있습니다:

>>> 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'
>>>

OS X에서, find_library()는 라이브러리를 찾기 위해 미리 정의된 몇 가지 명명 체계와 경로를 시도하고 성공하면 전체 경로명을 반환합니다:

>>> 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'
>>>

윈도우에서, find_library()는 시스템 검색 경로를 따라 검색하고 전체 경로명을 반환하지만, 미리 정의된 명명 체계가 없으므로 find_library("c")와 같은 호출은 실패하고 None을 반환합니다.

공유 라이브러리를 ctypes로 래핑하려면, 실행 시간에 라이브러리를 찾기 위해 find_library()를 사용하기보다, 개발 시점에 공유 라이브러리 이름을 확인하고 래퍼 모듈에 하드 코딩 하는 것이 더 좋을 수 있습니다.

공유 라이브러리 로드하기

공유 라이브러리를 파이썬 프로세스에 로드하는 방법에는 여러 가지가 있습니다. 한 가지 방법은 다음 클래스 중 하나의 인스턴스를 만드는 것입니다:

class ctypes.CDLL(name, mode=DEFAULT_MODE, handle=None, use_errno=False, use_last_error=False, winmode=0)

이 클래스의 인스턴스는 로드된 공유 라이브러리를 나타냅니다. 이 라이브러리의 함수는 표준 C 호출 규칙을 사용하며, int를 반환한다고 가정합니다.

윈도우에서는 DLL 이름이 존재하더라도 CDLL 인스턴스 생성이 실패할 수 있습니다. 로드된 DLL의 종속 DLL을 찾을 수 없을 때, "[WinError 126] The specified module could not be found" 메시지로 OSError 에러가 발생합니다. 윈도우 API가 정보를 반환하지 않아서 이 에러 메시지에는 누락된 DLL의 이름이 포함되어 있지 않고, 이 에러를 진단하기 어렵게 만듭니다. 이 에러를 해결하고 찾을 수 없는 DLL을 확인하려면, 윈도우 디버깅과 추적 도구를 사용하여 종속 DLL 목록을 찾고 찾을 수 없는 DLL을 확인해야 합니다.

더 보기

Microsoft DUMPBIN tool -- DLL 종속 항목을 찾는 도구.

class ctypes.OleDLL(name, mode=DEFAULT_MODE, handle=None, use_errno=False, use_last_error=False, winmode=0)

윈도우 전용: 이 클래스의 인스턴스는 로드된 공유 라이브러리를 나타내며, 이 라이브러리의 함수는 stdcall 호출 규칙을 사용하고, 윈도우 특정 HRESULT 코드를 반환한다고 가정합니다. HRESULT 값에는 함수 호출이 실패했는지 또는 성공했는지와 추가 에러 코드를 지정하는 정보가 들어 있습니다. 반환 값이 실패를 알리면, OSError가 자동으로 발생합니다.

버전 3.3에서 변경: WindowsError를 발생시켰었습니다.

class ctypes.WinDLL(name, mode=DEFAULT_MODE, handle=None, use_errno=False, use_last_error=False, winmode=0)

윈도우 전용: 이 클래스의 인스턴스는 로드된 공유 라이브러리를 나타내며, 이 라이브러리의 함수는 stdcall 호출 규칙을 사용하고, 기본적으로 int를 반환한다고 가정합니다.

윈도우 CE에서는 오직 표준 호출 규칙만 사용됩니다. 편의상 WinDLL 와 OleDLL은, 이 플랫폼에서 표준 호출 규칙을 사용합니다.

파이썬 전역 인터프리터 록은, 이 라이브러리들이 내보낸 함수를 호출하기 전에 해제되고 나중에 다시 획득됩니다.

class ctypes.PyDLL(name, mode=DEFAULT_MODE, handle=None)

이 클래스의 인스턴스는 CDLL 인스턴스처럼 동작합니다. 단, 파이썬 GIL이 함수 호출 중에 릴리스 되지 않고, 함수 실행 후 파이썬 에러 플래그가 확인된다는 점만 다릅니다. 에러 플래그가 설정되면 파이썬 예외가 발생합니다.

따라서, 이것은 파이썬 C API 함수를 직접 호출하는 경우에만 유용합니다.

이러한 모든 클래스는 공유 라이브러리의 경로명인 적어도 하나의 인자를 사용하여 인스턴스를 만들 수 있습니다. 이미 로드된 공유 라이브러리에 대한 기존 핸들이 있으면, 이를 handle 이라고 이름 붙은 매개 변수로 전달할 수 있습니다. 그렇지 않으면 하부 플랫폼의 dlopen 이나 LoadLibrary 함수를 사용하여 라이브러리를 프로세스에 로드하고 이에 대한 핸들을 확보합니다.

mode 매개 변수는 라이브러리가 로드되는 방법을 지정하는 데 사용될 수 있습니다. 자세한 내용은, dlopen(3) 매뉴얼 페이지를 참조하십시오. 윈도우에서는, mode가 무시됩니다. posix 시스템에서는 RTLD_NOW가 항상 추가되며 구성할 수 없습니다.

use_errno 매개 변수를 참으로 설정하면 시스템 errno 에러 번호에 안전하게 액세스할 수 있는 ctypes 메커니즘을 활성화합니다. ctypes는 시스템 errno 변수의 스레드 로컬 사본을 유지합니다; use_errno=True로 만든 외부 함수를 호출하면 함수 호출 전에 errno 값이 ctypes 내부 복사본과 스와프되며 함수 호출 직후에도 마찬가지 작업을 합니다.

ctypes.get_errno() 함수는 ctypes 내부 사본의 값을 반환하고, ctypes.set_errno() 함수는 ctypes 내부 사본을 새 값으로 변경하고 이전 값을 반환합니다.

use_last_error 매개 변수를 참으로 설정하면, GetLastError() 와 SetLastError() 윈도우 API 함수에서 관리하는 윈도우 에러 코드에 대해 같은 메커니즘을 활성화합니다. ctypes.get_last_error()와 ctypes.set_last_error()는 윈도우 에러 코드의 ctypes 내부 사본을 요청하고 변경하는 데 사용됩니다.

winmode 매개 변수는 윈도우에서 라이브러리를 로드하는 방법을 지정하는 데 사용됩니다 (mode가 무시되므로). Win32 API LoadLibraryEx 플래그 매개 변수에 유효한 모든 값을 받아들입니다. 생략되면, 기본값은 DLL 하이재킹과 같은 문제를 피하고자 가장 안전한 DLL 로드가 이루어지는 플래그를 사용합니다. DLL의 전체 경로를 전달하는 것은 올바른 라이브러리와 종속성이 로드되도록 하는 가장 안전한 방법입니다.

버전 3.8에서 변경: winmode 매개 변수가 추가되었습니다.

ctypes.RTLD_GLOBAL

mode 매개 변수에 사용하는 플래그. 이 플래그를 사용할 수 없는 플랫폼에서는, 정수 0으로 정의됩니다.

ctypes.RTLD_LOCAL

mode 매개 변수에 사용하는 플래그. 이 플래그를 사용할 수 없는 플랫폼에서는, RTLD_GLOBAL과 같습니다.

ctypes.DEFAULT_MODE

공유 라이브러리를 로드하는 데 사용되는 기본 모드. OSX 10.3에서는 RTLD_GLOBAL이고, 그렇지 않으면 RTLD_LOCAL과 같습니다.

이 클래스들의 인스턴스는 공개 메서드가 없습니다. 공유 라이브러리가 내보낸 함수는 어트리뷰트나 인덱스로 액세스할 수 있습니다. 어트리뷰트를 통해 함수에 액세스하면 결과가 캐시 되므로 반복적으로 액세스할 때 매번 같은 객체가 반환됨에 유의하십시오. 반면에 인덱스를 통해 액세스하면 매번 새로운 객체가 반환됩니다:

>>> from ctypes import CDLL
>>> libc = CDLL("libc.so.6")  # On Linux
>>> libc.time == libc.time
True
>>> libc['time'] == libc['time']
False

다음 공개 어트리뷰트를 사용할 수 있습니다. 내보낸 함수 이름과의 충돌을 피하고자 이름은 밑줄로 시작합니다:

PyDLL._handle

라이브러리에 액세스하는 데 사용되는 시스템 핸들.

PyDLL._name

생성자에서 전달된 라이브러리의 이름.

공유 라이브러리는 LibraryLoader 클래스의 인스턴스인 사전 작성된 객체 중 하나를 사용하여 로드 할 수도 있습니다. 로더의 LoadLibrary() 메서드를 호출하거나 로더 인스턴스의 어트리뷰트로 라이브러리를 조회합니다.

class ctypes.LibraryLoader(dlltype)

공유 라이브러리를 로드하는 클래스. dlltype은 CDLL, PyDLL, WinDLL 또는 OleDLL 형 중 하나여야 합니다.

__getattr__()에는 특수한 동작이 있습니다: 라이브러리 로더 인스턴스의 어트리뷰트를 액세스하여 공유 라이브러리를 로드 할 수 있게 합니다. 결과는 캐시 되므로 반복되는 어트리뷰트 액세스는 매번 같은 라이브러리를 반환합니다.

LoadLibrary(name)

공유 라이브러리를 프로세스에 로드하고 반환합니다. 이 메서드는 항상 라이브러리의 새 인스턴스를 반환합니다.

다음과 같은 사전 작성된 로더를 사용할 수 있습니다:

ctypes.cdll

CDLL 인스턴스를 만듭니다.

ctypes.windll

윈도우 전용: WinDLL 인스턴스를 만듭니다.

ctypes.oledll

윈도우 전용: OleDLL 인스턴스를 만듭니다.

ctypes.pydll

PyDLL 인스턴스를 만듭니다.

C 파이썬 API에 직접 액세스하기 위해, 바로 사용할 수 있는 파이썬 공유 라이브러리 객체가 제공됩니다:

ctypes.pythonapi

파이썬 C API 함수를 어트리뷰트로 노출하는 PyDLL의 인스턴스. 이 모든 함수는 C int를 반환한다고 가정하는데, 물론 항상 옳지는 않습니다. 그런 함수를 사용하려면 올바른 restype 어트리뷰트를 대입해야 합니다.

인자 name을 사용하여 감사 이벤트 ctypes.dlopen을 발생시킵니다.

library, name 인자로 감사 이벤트 ctypes.dlsym을 발생시킵니다.

handle, name 인자로 감사 이벤트 ctypes.dlsym/handle을 발생시킵니다.

외부 함수

이전 섹션에서 설명한 것처럼, 외부 함수는 로드된 공유 라이브러리의 어트리뷰트로 액세스할 수 있습니다. 이런 방식으로 만들어진 함수 객체는 기본적으로 임의의 개수 인자를 허용하고, 임의의 ctypes 데이터 인스턴스를 인자로 받아들이고, 라이브러리 로더에 의해 지정된 기본 결과형을 반환합니다. 이것들은 내부 클래스의 인스턴스입니다:

class ctypes._FuncPtr

C 호출 가능한 외부 함수의 베이스 클래스.

외부 함수의 인스턴스는 C 호환 데이터형이기도 합니다; C 함수 포인터를 나타냅니다.

이 동작은 외부 함수 객체의 특수 어트리뷰트에 대입하여 사용자 정의할 수 있습니다.

restype

ctypes 형을 대입하여 외부 함수의 결과형을 지정합니다. 아무것도 반환하지 않는 함수인 void는 None를 사용하십시오.

ctypes 형이 아닌 콜러블 파이썬 객체를 대입할 수 있습니다. 이때 함수는 C int를 반환한다고 가정하고, 이 콜러블 객체는 이 정수로 호출되어, 사후 처리나 에러 검사를 허용합니다. 이 기능을 사용하는 것은 폐지되었습니다. 더 유연한 사후 처리나 에러 검사를 위해, ctypes 데이터형을 restype로 사용하고, 콜러블을 errcheck 어트리뷰트에 대입하십시오.

argtypes

ctypes 형의 튜플을 대입하여 함수가 받아들이는 인자 형을 지정합니다. stdcall 호출 규칙을 사용하는 함수는 이 튜플의 길이와 같은 수의 인자로만 호출할 수 있습니다; C 호출 규칙을 사용하는 함수는 추가적인 지정되지 않은 인자도 허용합니다.

외부 함수가 호출될 때, 각 실제 인자는 argtypes 튜플의 항목의 from_param() 클래스 메서드에 전달됩니다. 이 메서드는 실제 인자를 외부 함수가 받아들이는 객체에 맞출 수 있습니다. 예를 들어, argtypes 튜플의 c_char_p 항목은 ctypes 변환 규칙을 사용하여 인자로 전달된 문자열을 바이트열 객체로 변환합니다.

새로운 기능: 이제 ctypes 형이 아닌 항목을 argtypes에 넣을 수 있습니다. 하지만 각 항목에는 인자로 사용할 수 있는 값(정수, 문자열, ctypes 인스턴스)을 반환하는 from_param() 메서드가 있어야 합니다. 이를 통해 사용자 정의 객체를 함수 매개 변수로 맞출 수 있는 어댑터를 정의 할 수 있습니다.

errcheck

이 어트리뷰트에 파이썬 함수나 다른 콜러블을 대입합니다. 콜러블은 3개 이상의 인자로 호출됩니다:

callable(result, func, arguments)

result는 restype 어트리뷰트에 지정된 대로 외부 함수가 반환하는 것입니다.

func는 외부 함수 객체 자체이며, 같은 콜러블 객체를 재사용하여 여러 함수의 결과를 확인하거나 사후 처리할 수 있도록 합니다.

arguments는 원래 함수 호출에 전달된 매개 변수를 포함하는 튜플입니다. 사용된 인자에 따라 동작을 특수화할 수 있도록 합니다.

이 함수가 반환하는 객체는 외부 함수 호출에서 반환되지만, 결괏값을 확인하고 외부 함수 호출이 실패하면 예외를 발생시킬 수도 있습니다.

exception ctypes.ArgumentError

외부 함수 호출이 전달된 인자 중 하나를 변환할 수 없을 때 발생하는 예외.

인자 code로 감사 이벤트 ctypes.seh_exception을 발생시킵니다.

func_pointer, arguments 인자로 감사 이벤트 ctypes.call_function을 발생시킵니다.

함수 프로토타입

함수 프로토타입의 인스턴스를 만들어서 외부 함수를 만들 수도 있습니다. 함수 프로토타입은 C의 함수 프로토타입과 비슷합니다; 구현을 정의하지 않고 함수(반환형, 인자형, 호출 규칙)를 설명합니다. 팩토리 함수는 원하는 결과형과 함수의 인자형들로 호출되어야 하며, 데코레이터 팩토리로 사용되어 @wrapper 문법을 통해 함수에 적용될 수 있습니다. 예제는 콜백 함수를 참조하십시오.

ctypes.CFUNCTYPE(restype, *argtypes, use_errno=False, use_last_error=False)

반환된 함수 프로토타입은 표준 C 호출 규칙을 사용하는 함수를 만듭니다. 이 함수는 호출 중에 GIL을 해제합니다. use_errno를 참으로 설정하면, 시스템 errno 변수의 ctypes 내부 복사본이 호출 전후에 실제 errno 값과 교환됩니다; use_last_error는 윈도우 에러 코드에 대해 같은 일을 합니다.

ctypes.WINFUNCTYPE(restype, *argtypes, use_errno=False, use_last_error=False)

윈도우 전용: 반환된 함수 프로토타입은 stdcall 호출 규칙을 사용하는 함수를 만듭니다. 단 WINFUNCTYPE()이 CFUNCTYPE()과 같은 윈도우 CE는 예외입니다. 이 함수는 호출 중에 GIL을 해제합니다. use_errno 와 use_last_error는 위에서와 같은 의미가 있습니다.

ctypes.PYFUNCTYPE(restype, *argtypes)

반환된 함수 프로토타입은 파이썬 호출 규칙을 사용하는 함수를 만듭니다. 이 함수는 호출 도중 GIL을 해제하지 않습니다.

이러한 팩토리 함수로 만들어진 함수 프로토타입은 호출의 매개 변수 형과 수에 따라 다른 방법으로 인스턴스를 만들 수 있습니다:

prototype(address)

지정된 정수 주소에 있는 외부 함수를 반환합니다.

prototype(callable)

파이썬 callable로 C 호출 가능 함수(콜백 함수)를 만듭니다.

prototype(func_spec[, paramflags])

공유 라이브러리가 내보낸 외부 함수를 반환합니다. func_spec은 2-튜플 (name_or_ordinal, library) 여야 합니다. 첫 번째 항목은 내보낸 함수의 문자열 이름이거나, 작은 정수로 표현된 내보낸 함수의 서수(ordinal)입니다. 두 번째 항목은 공유 라이브러리 인스턴스입니다.

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

COM 메서드를 호출할 외부 함수를 반환합니다. vtbl_index는 가상 함수 테이블에 대한 인덱스이며, 작은 음이 아닌 정수입니다. name은 COM 메서드의 이름입니다. iid는 확장 에러 보고에 사용되는 인터페이스 식별자를 가리키는 선택적 포인터입니다.

COM 메서드는 특별한 호출 규칙을 사용합니다: argtypes 튜플에 지정된 매개 변수 외에, 첫 번째 인자로 COM 인터페이스에 대한 포인터가 필요합니다.

선택적 paramflags 매개 변수는 위에 설명된 기능보다 훨씬 많은 기능을 갖는 외부 함수 래퍼를 만듭니다.

paramflags는 argtypes와 같은 길이의 튜플이어야 합니다.

이 튜플의 각 항목에는 매개 변수에 대한 추가 정보가 들어 있으며, 한 개, 두 개 또는 세 개의 항목이 들어있는 튜플이어야 합니다.

첫 번째 항목은 매개 변수의 방향 플래그 조합을 포함하는 정수입니다:

1

함수에 대한 입력 매개 변수를 지정합니다.

2

출력 매개 변수. 외부 함수가 값을 채웁니다.

4

기본값이 정수 0인 입력 매개 변수.

선택적인 두 번째 항목은 문자열 매개 변수 이름입니다. 이것이 지정되면, 이름있는 매개 변수로 외부 함수를 호출할 수 있습니다.

선택적 세 번째 항목은 이 매개 변수의 기본값입니다.

이 예제는 기본값이 있는 매개 변수와 이름있는 인자를 지원하도록 윈도우 MessageBoxW 함수를 래핑하는 방법을 보여줍니다. 윈도우 헤더 파일의 C 선언은 다음과 같습니다:

WINUSERAPI int WINAPI
MessageBoxW(
    HWND hWnd,
    LPCWSTR lpText,
    LPCWSTR lpCaption,
    UINT uType);

다음은 ctypes로 래핑하는 방법입니다:

>>> from ctypes import c_int, WINFUNCTYPE, windll
>>> from ctypes.wintypes import HWND, LPCWSTR, UINT
>>> prototype = WINFUNCTYPE(c_int, HWND, LPCWSTR, LPCWSTR, UINT)
>>> paramflags = (1, "hwnd", 0), (1, "text", "Hi"), (1, "caption", "Hello from ctypes"), (1, "flags", 0)
>>> MessageBox = prototype(("MessageBoxW", windll.user32), paramflags)

이제 MessageBox 외부 함수를 다음과 같이 호출할 수 있습니다.:

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

두 번째 예제는 출력 매개 변수를 보여줍니다. win32 GetWindowRect 함수는 지정된 창의 크기를 조회하는데, 호출자가 제공해야 하는 RECT 구조체로 복사합니다. 다음은 C 선언입니다:

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

다음은 ctypes로 래핑하는 방법입니다:

>>> 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)
>>>

출력 매개 변수가 있는 함수는, 하나뿐이면 자동으로 출력 매개 변숫값을 반환하고, 여러 개면 출력 매개 변숫값을 포함하는 튜플을 반환하므로, GetWindowRect 함수는 이제 호출되면 RECT 인스턴스를 반환합니다.

출력 매개 변수는 errcheck 프로토콜과 결합하여 추가적인 출력 처리와 에러 검사를 수행할 수 있습니다. win32 GetWindowRect api 함수는 성공이나 실패를 알리기 위해 BOOL을 반환하므로, 이 함수는 에러 검사를 수행하고 API 호출이 실패했을 때 예외를 발생시킬 수 있습니다:

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

errcheck 함수가 수신한 인자 튜플을 변경 없이 반환하면, ctypes는 출력 매개 변수에 수행하는 일반 처리를 계속합니다. RECT 인스턴스 대신 창 좌표의 튜플을 반환하려면, 함수에서 필드를 조회해서 대신 반환하면 됩니다, 이때는 일반 처리가 더는 수행되지 않습니다:

>>> 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
>>>

유틸리티 함수

ctypes.addressof(obj)

메모리 버퍼의 주소를 정수로 반환합니다. obj는 ctypes 형의 인스턴스여야 합니다.

인자 obj로 감사 이벤트 ctypes.addressof를 발생시킵니다.

ctypes.alignment(obj_or_type)

ctypes 형의 정렬 요구 사항을 반환합니다. obj_or_type는 ctypes 형이나 인스턴스여야 합니다.

ctypes.byref(obj[, offset])

obj에 대한 경량 포인터를 반환합니다. obj는 ctypes 형의 인스턴스여야 합니다. offset의 기본값은 0이며, 내부 포인터 값에 더해질 정수여야 합니다.

byref(obj, offset)는 이 C 코드에 해당합니다:

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

반환된 객체는 외부 함수 호출 매개 변수로만 사용할 수 있습니다. pointer(obj)와 비슷하게 동작하지만, 훨씬 빨리 만들어집니다.

ctypes.cast(obj, type)

이 함수는 C의 형 변환 연산자와 유사합니다. obj와 같은 메모리 블록을 가리키는 type 형의 새 인스턴스를 반환합니다. type은 포인터형이어야 하며, obj는 포인터로 해석될 수 있는 객체여야 합니다.

ctypes.create_string_buffer(init_or_size, size=None)

이 함수는 가변 문자 버퍼를 만듭니다. 반환된 객체는 c_char의 ctypes 배열입니다.

init_or_size는 배열의 크기를 지정하는 정수거나 배열 항목을 초기화하는 데 사용될 바이트열 객체여야 합니다.

바이트열 객체가 첫 번째 인자로 지정되면, 버퍼의 길이는 이 객체의 길이보다 한 항목만큼 길어져서, 배열의 마지막 요소가 NUL 종료 문자가 됩니다. 두 번째 인자로 정수를 전달하면 바이트열의 길이를 사용하지 않고 배열의 크기를 지정할 수 있습니다.

init, size 인자로 감사 이벤트 ctypes.create_string_buffer를 발생시킵니다.

ctypes.create_unicode_buffer(init_or_size, size=None)

이 함수는 가변 유니코드 문자 버퍼를 만듭니다. 반환된 객체는 c_wchar의 ctypes 배열입니다.

init_or_size는 배열의 크기를 지정하는 정수거나 배열 항목을 초기화하는 데 사용될 문자열이어야 합니다.

문자열이 첫 번째 인자로 지정되면, 버퍼의 길이는 문자열의 길이보다 한 항목만큼 길어져서, 배열의 마지막 요소가 NUL 종료 문자가 됩니다. 두 번째 인자로 정수를 전달하면 문자열의 길이를 사용하지 않고 배열의 크기를 지정할 수 있습니다.

init, size 인자로 감사 이벤트 ctypes.create_unicode_buffer를 발생시킵니다.

ctypes.DllCanUnloadNow()

윈도우 전용: 이 함수는 ctypes로 프로세스 내부(in-process) COM 서버를 구현하게 하는 훅입니다. _ctypes 확장 dll이 내보내는 DllCanUnloadNow 함수에서 호출됩니다.

ctypes.DllGetClassObject()

윈도우 전용: 이 함수는 ctypes로 프로세스 내부(in-process) COM 서버를 구현하게 하는 훅입니다. _ctypes 확장 dll이 내보내는 DllGetClassObject 함수에서 호출됩니다.

ctypes.util.find_library(name)

라이브러리를 찾아서 경로명을 반환하려고 시도합니다. name은 lib 같은 접두사, .so, .dylib 또는 버전 번호와 같은 접미사가 없는 라이브러리 이름입니다 (이것은 posix 링커 옵션 -l에 사용되는 양식입니다). 라이브러리를 찾을 수 없으면 None을 반환합니다.

정확한 기능은 시스템에 따라 다릅니다.

ctypes.util.find_msvcrt()

윈도우 전용: 파이썬과 확장 모듈이 사용하는 VC 런타임 라이브러리의 파일명을 반환합니다. 라이브러리의 이름을 판별할 수 없으면 None이 반환됩니다.

예를 들어, free(void *)에 대한 호출로 확장 모듈에 의해 할당된 메모리를 해제해야 하면, 메모리를 할당한 것과 같은 라이브러리에 있는 함수를 사용하는 것이 중요합니다.

ctypes.FormatError([code])

윈도우 전용: 에러 코드 code의 텍스트 설명을 반환합니다. 에러 코드를 지정하지 않으면 윈도우 API 함수 GetLastError를 호출하여 마지막 에러 코드가 사용됩니다.

ctypes.GetLastError()

윈도우 전용: 호출 스레드에서 윈도우가 설정한 마지막 에러 코드를 반환합니다. 이 함수는 윈도우 GetLastError() 함수를 직접 호출합니다. 에러 코드의 ctypes 내부 복사본을 반환하지 않습니다.

ctypes.get_errno()

호출하는 스레드에서 시스템 errno 변수의 ctypes 내부 복사본의 현재 값을 반환합니다.

인자 없이 감사 이벤트 ctypes.get_errno를 발생시킵니다.

ctypes.get_last_error()

윈도우 전용: 호출 중인 스레드에서 시스템 LastError 변수의 ctypes 내부 복사본의 현재 값을 반환합니다.

인자 없이 감사 이벤트 ctypes.get_last_error를 발생시킵니다.

ctypes.memmove(dst, src, count)

표준 C memmove 라이브러리 함수와 같습니다: count 바이트를 src에서 dst로 복사합니다. dst 와 src는 정수이거나 포인터로 변환할 수 있는 ctypes 인스턴스여야 합니다.

ctypes.memset(dst, c, count)

표준 C memset 라이브러리 함수와 같습니다: 주소 dst의 메모리 블록을 값 c의 count 바이트로 채웁니다. dst는 주소를 지정하는 정수거나 ctypes 인스턴스여야 합니다.

ctypes.POINTER(type)

이 팩토리 함수는 새로운 ctypes 포인터형을 만들고 반환합니다. 포인터형은 캐시 되고 내부적으로 재사용되므로, 이 함수를 반복적으로 호출하는 것은 저렴합니다. type는 ctypes 형이어야 합니다.

ctypes.pointer(obj)

이 함수는 obj를 가리키는 새 포인터 인스턴스를 만듭니다. 반환된 객체는 형 POINTER(type(obj))입니다.

참고 사항: 객체에 대한 포인터를 단지 외부 함수 호출로 전달하려면 훨씬 빠른 byref(obj)를 사용해야 합니다.

ctypes.resize(obj, size)

이 함수는 obj의 내부 메모리 버퍼의 크기를 조정합니다. obj는 ctypes 형의 인스턴스여야 합니다. sizeof(type(obj))로 주어지는 객체 형의 원래 크기보다 버퍼를 작게 만들 수는 없지만, 버퍼를 확대할 수 있습니다.

ctypes.set_errno(value)

호출 중인 스레드의 시스템 errno 변수의 ctypes 내부 복사본의 현재 값을 value로 설정하고 이전 값을 반환합니다.

인자 errno로 감사 이벤트 ctypes.set_errno를 발생시킵니다.

ctypes.set_last_error(value)

윈도우 전용: 호출 중인 스레드의 시스템 LastError 변수의 ctypes 내부 복사본의 현재 값을 value로 설정하고 이전 값을 반환합니다.

인자 error로 감사 이벤트 ctypes.set_last_error를 발생시킵니다.

ctypes.sizeof(obj_or_type)

ctypes 형이나 인스턴스 메모리 버퍼의 크기를 바이트 단위로 반환합니다. C sizeof 연산자와 같은 일을 합니다.

ctypes.string_at(address, size=-1)

이 함수는 메모리 주소 address에서 시작하는 C 문자열을 바이트열 객체로 반환합니다. size가 지정되면 크기로 사용되며, 그렇지 않으면 문자열은 0으로 종료된다고 가정합니다.

인자 address, size로 감사 이벤트 ctypes.string_at을 발생시킵니다.

ctypes.WinError(code=None, descr=None)

윈도우 전용: 이 함수는 아마도 ctypes에서 가장 이름을 잘못 붙인 것입니다. OSError의 인스턴스를 만듭니다. code를 지정하지 않으면, 에러 코드를 판별하기 위해 GetLastError가 호출됩니다. descr가 지정되지 않으면, 에러에 대한 텍스트 설명을 얻기 위해 FormatError()가 호출됩니다.

버전 3.3에서 변경: WindowsError의 인스턴스를 만들어왔습니다.

ctypes.wstring_at(address, size=-1)

이 함수는 메모리 주소 address에서 시작하는 광폭(wide) 문자열을 문자열로 반환합니다. size가 지정되면, 문자열의 문자 수로 사용되며, 그렇지 않으면 문자열은 0으로 종료된다고 가정합니다.

인자 address, size로 감사 이벤트 ctypes.wstring_at을 발생시킵니다.

데이터형

class ctypes._CData

이 비공개 클래스는 모든 ctypes 데이터형의 공통 베이스 클래스입니다. 무엇보다도, 모든 ctypes 형 인스턴스에는 C 호환 데이터를 보관하는 메모리 블록이 포함됩니다; 메모리 블록의 주소는 addressof() 도우미 함수에 의해 반환됩니다. 다른 인스턴스 변수는 _objects로 노출됩니다; 여기에는 메모리 블록에 포인터가 포함되어있을 때, 살려둘 필요가 있는 다른 파이썬 객체가 포함되어 있습니다.

ctypes 데이터형의 공통 메서드, 이것들은 모두 클래스 메서드입니다 (정확히 말하면, 메타 클래스의 메서드입니다):

from_buffer(source[, offset])

이 메서드는 source 객체의 버퍼를 공유하는 ctypes 인스턴스를 반환합니다. source 객체는 쓰기 가능한 버퍼 인터페이스를 지원해야 합니다. 선택적 offset 매개 변수는 source 버퍼의 오프셋을 바이트 단위로 지정합니다; 기본값은 0입니다. source 버퍼가 충분히 크지 않으면 ValueError가 발생합니다.

인자 pointer, size, offset으로 감사 이벤트 ctypes.cdata/buffer를 발생시킵니다.

from_buffer_copy(source[, offset])

이 메서드는 읽을 수 있어야 하는 source 객체 버퍼에서 버퍼를 복사하여 ctypes 인스턴스를 만듭니다. 선택적 offset 매개 변수는 원본 버퍼의 오프셋을 바이트 단위로 지정합니다. 기본값은 0입니다. 소스 버퍼가 충분히 크지 않으면 ValueError가 발생합니다.

인자 pointer, size, offset으로 감사 이벤트 ctypes.cdata/buffer를 발생시킵니다.

from_address(address)

이 메서드는 정수 address로 지정된 메모리를 사용하여 ctypes 형 인스턴스를 반환합니다.

인자 address로 감사 이벤트 ctypes.cdata를 발생시킵니다.

from_param(obj)

이 메서드는 obj를 ctypes 형에게 맞게 조정합니다. 형이 외부 함수의 argtypes 튜플에 존재할 때, 외부 함수 호출에 사용된 실제 객체로 호출됩니다; 함수 호출 매개 변수로 사용할 수 있는 객체를 반환 해야 합니다.

모든 ctypes 데이터형은 이 클래스 메서드의 기본 구현을 갖는데, obj 가 이 형의 인스턴스면 obj 를 반환합니다. 일부 형은 다른 객체도 허용합니다.

in_dll(library, name)

이 메서드는 공유 라이브러리가 내보낸 ctypes 형 인스턴스를 반환합니다. name은 데이터를 내보내는 심볼의 이름이고, library는 로드된 공유 라이브러리입니다.

ctypes 데이터형의 공통 인스턴스 변수:

_b_base_

때로 ctypes 데이터 인스턴스는 포함하는 메모리 블록을 소유하지 않고, 베이스 객체의 메모리 블록의 일부를 공유합니다. _b_base_ 읽기 전용 멤버는 메모리 블록을 소유한 루트 ctypes 객체입니다.

_b_needsfree_

이 읽기 전용 변수는 ctypes 데이터 인스턴스가 메모리 블록을 스스로 할당했을 때 참이고, 그렇지 않으면 거짓입니다.

_objects

이 멤버는 None 이거나 메모리 블록 내용이 계속 유효하도록 유지되어야 하는 파이썬 객체를 포함하는 딕셔너리입니다. 이 객체는 디버깅을 위해서만 노출됩니다; 이 딕셔너리의 내용을 수정하지 마십시오.

기본 데이터형

class ctypes._SimpleCData

이 비공개 클래스는 모든 기본 ctypes 데이터형의 베이스 클래스입니다. 여기에는 기본 ctypes 데이터형의 공통 어트리뷰트가 들어 있으므로 여기에서 언급합니다. _SimpleCData는 _CData의 서브 클래스이므로, 메서드와 어트리뷰트를 상속받습니다. 포인터가 아니고 포인터를 포함하지 않는 ctypes 데이터형을 이제 피클 할 수 있습니다.

인스턴스에는 어트리뷰트가 하나 있습니다:

value

이 어트리뷰트는 인스턴스의 실제 값을 포함합니다. 정수형과 포인터형에서는 정수고, 문자형에서는 단일 문자 바이트열 객체나 문자열이고, 문자 포인터형에서는 파이썬 바이트열 객체나 문자열입니다.

ctypes 인스턴스에서 value 어트리뷰트를 조회하면, 대개 매번 새 객체가 반환됩니다. ctypes는 원래의 객체 반환을 구현하지 않습니다. 항상 새로운 객체가 만들어집니다. 다른 모든 ctypes 객체 인스턴스에서도 마찬가지입니다.

기본 데이터형은, 외부 함수 호출 결과로 반환되거나 (예를 들어) 구조체 필드 멤버나 배열 항목을 꺼낼 때, 원시(native) 파이썬 형으로 투명하게 변환됩니다. 즉, 외부 함수가 c_char_p인 restype을 가지면, 항상 c_char_p 인스턴스가 아니라 파이썬 바이트열 객체를 받습니다.

기본 데이터형의 서브 클래스는 이 동작을 상속하지 않습니다. 따라서 외부 함수의 restype가 c_void_p의 서브 클래스면, 함수 호출에서 이 서브 클래스의 인스턴스를 받게 됩니다. 물론, value 어트리뷰트에 액세스해서 포인터 값을 가져올 수 있습니다.

다음은 기본 ctypes 데이터형입니다:

class ctypes.c_byte

C signed char 데이터형을 나타내고, 값을 작은 정수로 해석합니다. 생성자는 선택적 정수 초기화자를 받아들입니다; 오버플로 검사는 수행되지 않습니다.

class ctypes.c_char

C char 데이터형을 나타내고, 값을 단일 문자로 해석합니다. 생성자는 선택적 문자열 초기화자를 받아들입니다, 문자열의 길이는 정확히 한 문자여야 합니다.

class ctypes.c_char_p

0으로 끝나는 문자열을 가리킬 때, C char * 데이터형을 나타냅니다. 바이너리 데이터를 가리킬 수도 있는 일반 문자 포인터를 위해서는, POINTER(c_char)를 사용해야 합니다. 생성자는 정수 주소나 바이트열 객체를 받아들입니다.

class ctypes.c_double

C double 데이터형을 나타냅니다. 생성자는 선택적 float 초기화자를 받아들입니다.

class ctypes.c_longdouble

C long double 데이터형을 나타냅니다. 생성자는 선택적 float 초기화자를 받아들입니다. sizeof(long double) == sizeof(double)인 플랫폼에서 c_double의 별칭입니다.

class ctypes.c_float

C float 데이터형을 나타냅니다. 생성자는 선택적 float 초기화자를 받아들입니다.

class ctypes.c_int

C signed int 데이터형을 나타냅니다. 생성자는 선택적 정수 초기화자를 받아들입니다. 오버플로 검사는 수행되지 않습니다. sizeof(int) == sizeof(long)인 플랫폼에서 c_long의 별칭입니다.

class ctypes.c_int8

C 8비트 signed int 데이터형을 나타냅니다. 보통 c_byte의 별칭입니다.

class ctypes.c_int16

C 16비트 signed int 데이터형을 나타냅니다. 보통 c_short의 별칭입니다.

class ctypes.c_int32

C 32비트 signed int 데이터형을 나타냅니다. 보통 c_int의 별칭입니다.

class ctypes.c_int64

C 64비트 signed int 데이터형을 나타냅니다. 보통 c_longlong의 별칭입니다.

class ctypes.c_long

C signed long 데이터형을 나타냅니다. 생성자는 선택적 정수 초기화자를 받아들입니다; 오버플로 검사는 수행되지 않습니다.

class ctypes.c_longlong

C signed long long 데이터형을 나타냅니다. 생성자는 선택적 정수 초기화자를 받아들입니다; 오버플로 검사는 수행되지 않습니다.

class ctypes.c_short

C signed short 데이터형을 나타냅니다. 생성자는 선택적 정수 초기화자를 받아들입니다; 오버플로 검사는 수행되지 않습니다.

class ctypes.c_size_t

C size_t 데이터형을 나타냅니다.

class ctypes.c_ssize_t

C ssize_t 데이터형을 나타냅니다.

버전 3.2에 추가.

class ctypes.c_ubyte

C unsigned char 데이터형을 나타내고, 값을 작은 정수로 해석합니다. 생성자는 선택적 정수 초기화자를 받아들입니다; 오버플로 검사는 수행되지 않습니다.

class ctypes.c_uint

C unsigned int 데이터형을 나타냅니다. 생성자는 선택적 정수 초기화자를 받아들입니다; 오버플로 검사는 수행되지 않습니다. sizeof(int) == sizeof(long)인 플랫폼에서 c_ulong의 별칭입니다.

class ctypes.c_uint8

C 8비트 unsigned int 데이터형을 나타냅니다. 보통 c_ubyte의 별칭입니다.

class ctypes.c_uint16

C 16비트 unsigned int 데이터형을 나타냅니다. 보통 c_ushort의 별칭입니다.

class ctypes.c_uint32

C 32비트 unsigned int 데이터형을 나타냅니다. 보통 c_uint의 별칭입니다.

class ctypes.c_uint64

C 64비트 unsigned int 데이터형을 나타냅니다. 보통 c_ulonglong의 별칭입니다.

class ctypes.c_ulong

C unsigned long 데이터형을 나타냅니다. 생성자는 선택적 정수 초기화자를 받아들입니다; 오버플로 검사는 수행되지 않습니다.

class ctypes.c_ulonglong

C unsigned long long 데이터형을 나타냅니다. 생성자는 선택적 정수 초기화자를 받아들입니다; 오버플로 검사는 수행되지 않습니다.

class ctypes.c_ushort

C unsigned short 데이터형을 나타냅니다. 생성자는 선택적 정수 초기화자를 받아들입니다; 오버플로 검사는 수행되지 않습니다.

class ctypes.c_void_p

C void * 형을 나타냅니다. 값은 정수로 표시됩니다. 생성자는 선택적 정수 초기화자를 받아들입니다.

class ctypes.c_wchar

C wchar_t 데이터형을 나타내고, 값을 단일 문자 유니코드 문자열로 해석합니다. 생성자는 선택적 문자열 초기화자를 받아들입니다, 문자열의 길이는 정확히 한 문자여야 합니다.

class ctypes.c_wchar_p

0으로 끝나는 광폭 문자 문자열을 가리키는 포인터여야 하는 C wchar_t * 데이터형을 나타냅니다. 생성자는 정수 주소나 문자열을 받아들입니다.

class ctypes.c_bool

C bool 데이터형을 나타냅니다 (더욱 정확하게, C99의 _Bool). 이 값은 True나 False 일 수 있고, 생성자는 논릿값이 있는 임의의 객체를 받아들입니다.

class ctypes.HRESULT

윈도우 전용: 함수 또는 메서드 호출에 대한 성공 또는 에러 정보가 들어있는, HRESULT 값을 나타냅니다.

class ctypes.py_object

C PyObject * 데이터형을 나타냅니다. 인자 없이 이것을 호출하면 NULL PyObject * 포인터가 만들어집니다.

ctypes.wintypes 모듈은 다른 윈도우 특정 데이터형을 제공합니다, 예를 들어, HWND, WPARAM 또는 DWORD. MSG나 RECT와 같은 유용한 구조체도 정의됩니다.

구조화된 데이터형

class ctypes.Union(*args, **kw)

네이티브 바이트 순서의 공용체를 위한 추상 베이스 클래스.

class ctypes.BigEndianStructure(*args, **kw)

빅엔디안(big endian) 바이트 순서의 구조체를 위한 추상 베이스 클래스.

class ctypes.LittleEndianStructure(*args, **kw)

리틀엔디안(little endian) 바이트 순서로의 구조체를 위한 추상 베이스 클래스.

네이티브가 아닌 바이트 순서를 갖는 구조체는 포인터형 필드나 포인터형 필드를 포함하는 다른 데이터형을 포함할 수 없습니다.

class ctypes.Structure(*args, **kw)

네이티브 바이트 순서의 구조체를 위한 추상 베이스 클래스.

구상 구조체와 공용체 형은 이 형 중 하나를 서브 클래싱하고 적어도 _fields_ 클래스 변수를 정의해서 만들어야 합니다. ctypes는 직접 어트리뷰트 액세스로 필드를 읽고 쓸 수 있는 디스크립터를 만듭니다. 이것들은

_fields_

구조체 필드를 정의하는 시퀀스. 항목은 2-튜플이나 3-튜플이어야 합니다. 첫 번째 항목은 필드의 이름이고, 두 번째 항목은 필드의 형을 지정합니다; 모든 ctypes 데이터형이 될 수 있습니다.

c_int와 같은 정수형 필드에서는, 세 번째 선택적 항목을 지정할 수 있습니다. 필드의 비트 폭을 정의하는 작은 양의 정수여야 합니다.

필드 이름은 하나의 구조체나 공용체 내에서 고유해야 합니다. 이것은 검사되지 않습니다, 이름이 중복되면 하나의 필드만 액세스할 수 있습니다.

_fields_ 클래스 변수를, Structure 서브 클래스를 정의하는 클래스 문 뒤에서 정의할 수 있습니다. 직접 또는 간접적으로 자신을 참조하는 데이터형을 만들 수 있게 합니다:

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

하지만, 형이 처음 사용되기 전에 _fields_ 클래스 변수를 정의해야 합니다 (인스턴스가 만들어지고, sizeof()가 호출되는 등의 일이 일어납니다). 나중에 _fields_ 클래스 변수에 대입하면 AttributeError가 발생합니다.

구조체 형의 서브-서브 클래스를 정의할 수 있습니다. 베이스 클래스의 필드를 상속하고, 여기에 서브-서브 클래스에 정의된 _fields_의 필드가 추가됩니다.

_pack_

인스턴스의 구조체 필드 정렬을 재정의할 수 있는 선택적 작은 정수입니다. _fields_가 대입될 때 _pack_는 이미 정의되어 있어야 합니다. 그렇지 않으면 아무 효과가 없습니다.

_anonymous_

이름 없는(익명) 필드의 이름을 나열하는 선택적 시퀀스. _fields_가 대입될 때 _anonymous_는 이미 정의되어 있어야 합니다. 그렇지 않으면 아무 효과가 없습니다.

이 변수에 나열된 필드는 구조체나 공용체 형 필드여야 합니다. ctypes는 구조체나 공용체 필드를 만들 필요 없이, 중첩된 필드에 직접 액세스할 수 있는 디스크립터를 구조체 형에 만듭니다.

다음은 예제 형입니다 (윈도우):

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

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

TYPEDESC 구조체는 COM 데이터형을 설명합니다. vt 필드는 공용체 필드 중 어느 것이 유효한지 지정합니다. u 필드가 익명 필드로 정의되었으므로, 이제 TYPEDESC 인스턴스에서 멤버에 직접 액세스할 수 있습니다. td.lptdesc와 td.u.lptdesc는 동등하지만, 앞에 있는 것이 임시 공용체 인스턴스를 만들 필요가 없으므로 더 빠릅니다:

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

구조체 형의 서브-서브 클래스를 정의할 수 있으며, 베이스 클래스의 필드를 상속합니다. 서브 클래스 정의에 별도의 _fields_ 변수가 있으면, 여기에 지정된 필드가 베이스 클래스의 필드에 추가됩니다.

구조체와 공용체 생성자는 위치와 키워드 인자를 모두 받아들입니다. 위치 인자는 _fields_에 나타나는 순서대로 멤버 필드를 초기화하는 데 사용됩니다. 생성자의 키워드 인자는 어트리뷰트 대입으로 해석되므로, _fields_를 같은 이름으로 초기화하거나, _fields_에 없는 이름에 대한 새 어트리뷰트를 만듭니다.

배열과 포인터

class ctypes.Array(*args)

배열의 추상 베이스 클래스.

구상 배열형을 만드는 데 권장되는 방법은, 임의의 ctypes 데이터형에 양의 정수를 곱하는 것입니다. 또는, 이 형의 서브 클래스를 만들고, _length_ 와 _type_ 클래스 변수를 정의할 수 있습니다. 배열 요소는 표준 서브 스크립트나 슬라이스 액세스를 사용해서 읽고 쓸 수 있습니다; 슬라이스 읽기의 경우, 결과 객체는 Array가 아닙니다.

_length_

배열의 요소 수를 지정하는 양의 정수. 범위를 벗어나는 서브 스크립트는 IndexError를 일으킵니다. len()에 의해 반환됩니다.

_type_

배열의 각 요소 형을 지정합니다.

Array 서브 클래스 생성자는 요소를 순서대로 초기화하는 데 사용되는 위치 인자를 받아들입니다.

class ctypes._Pointer

포인터를 위한 내부 추상 베이스 클래스.

구상 포인터형은 가리킬 형으로 POINTER()를 호출해서 만들어집니다; 이것은 pointer()에 의해 자동으로 수행됩니다.

포인터가 배열을 가리키면, 그것의 요소는 표준 서브 스크립트 및 슬라이스 액세스를 사용하여 읽고 쓸 수 있습니다. 포인터 객체는 크기가 없으므로, len()는 TypeError를 발생시킵니다. 음수 서브 스크립트는 (C처럼) 포인터 앞의 메모리를 읽을 것이고, 범위를 벗어나는 서브 스크립트는 (운이 좋다면) 액세스 위반으로 인해 충돌을 일으킬 것입니다.

_type_

가리키는 형을 지정합니다.

contents

포인터가 가리키는 객체를 반환합니다. 이 어트리뷰트에 대입하면 대입된 객체를 가리키도록 포인터가 변경됩니다.