pythonからC++のライブラリーを利用する Linux編

C++でライブラリー(DLL)を作り、pythonなどから利用する方法について連載します。
  1. C++でライブラリーを作る Linux編
  2. pythonからC++のライブラリーを利用する Linux編
  3. C++でライブラリー(DLL)を作る Windows編
  4. pythonからC++のライブラリー(DLL)を利用する Windows編
  5. C#からC++のライブラリー(DLL)を利用する
  6. python・C#とC++間で複素数を受け渡す

ここではpythonから上記1.にてC++で作成したライブラリーを利用する方法について説明します。

概要

pythonからＣで作ったライブラリーを利用するときはctypesを使います。LoadLibrary()でライブラリーのインスタンスを作成します。argtype(またはargtypes)で引数の型を、restypeで戻り値の型を指定してライブラリーのエクスポート関数を実行します。

ctypesにはc_charやc_doubleなどＣの主要な変数の型が用意されています。ただしポインターはc_void_pとc_char_pくらいしか見当たりません。ライブラリーの引数や戻り値に他の型のポインターがある場合、とりあえずc_void_pでＣ側へアドレスを渡してあげれば動いてくれています(本例では配列および構造体のポインターが該当)。

ctypes.StructureでＣと同じ構造体を作ることも出来ます。ctypes.byref(構造体のインスタンス)で構造体のポインターを渡すことも出来ます。

pythonの文字列は文字コードを encode('utf-8') を使って変換するとＣ側でも判読出来ます。逆にＣの文字列をpythonで利用するときは decode('utf-8') を利用します。

サンプルコード

CallLib.py

import os
import sys
import ctypes

class tagLibParameter(ctypes.Structure):
	_fields_ = [("dInA",		ctypes.c_double),
				("dInB",		ctypes.c_double),
				("dOut",		ctypes.c_double),
				("sData",		ctypes.c_char * 64)]


def main(argv):
	#----------------
	global LLib
	#----------------
	LLib = ctypes.cdll.LoadLibrary("./libLocalLib.so")
	#================================================================
	nA = 1
	nB = 2
	#---------------------
	nRet = LLibSum(nA, nB)
	#---------------------
	print('%d + %d = %d' % (nA, nB, nRet))
	#================================================================
	dsArray = ctypes.c_double * 3
	dsIn = dsArray()
	dsOut = dsArray()
	dsIn[0] = 1.1
	dsIn[1] = 2.2
	dsIn[2] = 3.3
	#--------------------------
	LLibCalcX10(dsOut, dsIn, 3)
	#--------------------------
	print('in[%.1lf %.1lf %.1lf]  out[%.1lf %.1lf %.1lf]' % (\
			 (dsIn[0]),  (dsIn[1]),  (dsIn[2]),\
			(dsOut[0]), (dsOut[1]), (dsOut[2]) ))
	#================================================================
	sRxBuf = ctypes.create_string_buffer(256)
	sTxBase = 'App->DLL: Hello !'
	sTxBuf = sTxBase.encode('utf-8')
	#-----------------------------------
	LLibTxRxMessage(sRxBuf, sTxBuf, 256)
	#-----------------------------------
	print('%s' % (sRxBuf.value.decode('utf-8')))
	#================================================================
	LP = tagLibParameter()
	(LP.dInA) = 1.1
	(LP.dInB) = 2.2
	#-----------------------------
	LLibInOutStr(ctypes.byref(LP))
	#-----------------------------
	print('%.1lf + %.1lf = %.1lf  [%s]' % (\
			(LP.dInA), (LP.dInB), (LP.dOut), (LP.sData.decode('utf-8'))))


def LLibSum(nInA, nInB):
	LLib.LLibSum.argtypes = (ctypes.c_int, ctypes.c_int)
	LLib.LLibSum.restype = ctypes.c_int
	#--------------------------------
	nRet = LLib.LLibSum(nInA, nInB)
	#--------------------------------
	return nRet

	
def LLibCalcX10(dpOut, dpIn, nInLen):
	LLib.LLibCalcX10.argtypes = (ctypes.c_void_p, ctypes.c_void_p, ctypes.c_int)
	LLib.LLibCalcX10.restype = ctypes.c_int
	#--------------------------------
	nRet = LLib.LLibCalcX10(dpOut, dpIn, nInLen)
	#--------------------------------
	return nRet


def LLibTxRxMessage(bpOut, bpIn, nInLen):
	LLib.LLibTxRxMessage.argtypes = (ctypes.c_char_p, ctypes.c_char_p, ctypes.c_int)
	LLib.LLibTxRxMessage.restype = ctypes.c_int
	#--------------------------------
	nRet = LLib.LLibTxRxMessage(bpOut, bpIn, nInLen)
	#--------------------------------
	return nRet


def LLibInOutStr(sp):
	LLib.LLibInOutStr.argtype = ctypes.c_void_p
	LLib.LLibInOutStr.restype = ctypes.c_int
	#--------------------------------
	nRet = LLib.LLibInOutStr(sp)
	#--------------------------------
	return nRet


if __name__ == '__main__':
    main(sys.argv)

実行例

CallLib.pyとlibLocalLib.soを同じディレクトリーに置いて実行して下さい。pythonとライブラリーの間で、変数・配列・文字列・構造体の双方向のやりとりが出来ています。Ｃで作った呼び出し側のサンプルコード実行時と同じ結果です。

$ python CallLib.py 
start DLL
1 + 2 = 3
in[1.1 2.2 3.3]  out[11.0 22.0 33.0]
DLL->App: Hi ! rcvd[App->DLL: Hello !]
1.1 + 2.2 = 3.3  [2025 11/18 19:43:19 331]
end DLL