Pyro dll что это

Обновлено: 07.07.2024

image

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: