本文介绍了Python中如何通过ctypes模块使用C类型的数组，包括c_int、c_char等，并展示了如何创建和操作这些数组，以及如何进行数组的倒序操作。此外，还探讨了C类型数组与Python list的区别，强调了C类型数组长度不可变但元素可变的特点。
python中使用c类型的数组
Python 在 ctypes 中为我们提供了类似C语言的数据类型，它的用途（作者的理解）可能是：
-
与其他语言（如 C、Delphi 等）写的动态连接库DLL 进行交换数据，因为 python 与 DLL的数据难以进行数据交换（直接交换）。
-
python 的字符串一旦形成，是不可变的。为了算法的需要，我们有时需要对字符串进行原位操作 ( in place )，而不想浪费另外的内存空间。
-
python 具有很简明的语法，人们乐于使用。在解决实际问题时，字符串的处理占据了很大的开发量。互联网上有很多有用的算法可以帮助我们解决问题，如果我们能用python 写类似于 C 语言的程序，就不需要用其他语去写扩展了。
有人会问，既然如此，用C语言，不就好了吗？
当然可作这种选择，在用 python 的优势在于：既用使用了C语言的优点，也使用了Python的最大优点： 垃圾自动回收，代码简洁等。
一、 导入 C 类型 库
from ctypes import *
二、 常用的C 类型
(1) c_int 、c_long 、c_int32
C 类型的long和int ，这两个类型完全相同
python 用 int 与之相应
但c_int的取值范围是 32 bit 的整数 ，占用 4 字节内存
(2) c_int64
64 bit 整数，占用 8 字节内存 ，
python 用 int 与之相应
(3) c_double 、c_float
C 类型的 double , 这两个名字（ c_double 、c_float 完全相同 ）
占用 8 字节内存
python 用 float 与之相应
(4) c_byte
C 类型 的 byte , 占用1字节内存
python 用 int 与之相应
(5) c_char
C 的 8 bit 字符型
() c_wchar
C 的 unicode 字符
【注】
ctypes模块
C类型 Python类型 ctypes 类型
char 1-character/string c_char
wchar_t 1-character/Unicode、string c_wchar
char int/long c_byte
char int/long c_ubyte
short int/long c_short
unsigned short int/long c_ushort
int int/long C_int
unsigned int int/long c_uint
long int/long c_long
unsigned long int/long c_ulong
long long int/long c_longlong
unsigned long long int/long c_ulonglong
float float c_float
double float c_double
char *(NULL terminated) string or none c_char_p
wchar_t *(NULL terminated) unicode or none c_wchar_p
void * int/long or none c_void_p
当一个函数 期望 一个指针作为参数时，可以像这样调用
function_main( byref(parameter) ). // byref(parameter) 一个指针类型的 形参
struct例子
下面的例子是定义一个结构
C语言例子
// C语言 创建结构的方式
struct beer_recipe
{
int amt_barley;
int amt_water;
};
Python例子
# Python 创建结构的方式
class beer_recipe(Structure):
_fields_ = [
("amt_barley", c_int),
("amt_water", c_int),
]
Union结构例子
C语言例子
union {
long barley_long;
int barley_int;
char barley_char[8];
} barley_amount;
Python例子
class barley_amount(Union):
_fields_ = [
("barley_long", c_long),
("barley_int", c_int),
("barley_char", c_char * 8),
]
三、 生成类似C的数组
目的：初值化一个具有 10 个元素 的数组，每个元素初值为0的
（一） python 原生数组 list
>>> a = [ 0 ] * 10 #Python 初始化一个10个元素的数组，初始值=0
>>> for i in range(0, len(a)):
print( a[i], end=" ")
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
>>>
（二） 生成 10 元素的 c_int 类型的数组：
格式一：
# ctypes.c_int类型 的数组
>>> from ctypes import *
>>> a = ( c_int * 10) ()
# 初始化 c_int 类型的10个数组元素（初始值=0），并成为引用给a变量
>>> for i in range(0, len(a)):
print( a[i], end=" ")
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
>>>
格式二：
>>> from ctypes import *
>>> M = 10
>>> a = ( c_int * M ) ()
# 格式一的变种，M表示数组的长度
>>> for i in range(0, len(a)):
print( a[i], end=" ")
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
格式三：
>>> from ctypes import *
>>> myArr10 = c_int * 10 # 表示 c_int类型且长度为10的数组类型，注意这里并没有实例化
>>> a = myArr10( ) # myArr10( ) 实例化该数组类型，并将其引用赋值给a
# 在格式二的基础上更近一步，先创建了一个固定的数组类型
>>> for i in range(0, len(a)):
print( a[i], end=" ")
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
c_double 的数组定义与上面相似。
四、如何使用 C 类型的数组 ?
例 1 ， 对整数 数组倒序的程序
#coding=gbk
from ctypes import *
# 定义 具有10个 c_int 元素的数组
# 编写一维数组的 倒序的程序
# 说明 ： 本算法参照 网上基于指针的算法改写而成。
def outPut( A ):
for i in range(0,N):
print( A[i], end=" ")
print ( "\n")
def arrReverse( A ， N):
i = 0 ; j = N-1
while i<j:
A[i], A[j] = A[j], A[i]
# 相当于 T =A[i]; A[i]=A[j]; A[j]=T
# Python这个写法很有诡异，语法上缺少了一个变量
i = i+1; j=j-1
# 测试程序
N = 10
a = (c_int * N )()
for i in range(0,N):
a[i] = i;
print ( "原数组：")
outPut( a )
arrReverse( a ，len(a) )
print ("倒序数组：")
outPut( a )
— 结果 —
原数组：
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
倒序数组：
9 8 7 6 5 4 3 2 1 0
例2 求倒序字符串
#coding=gbk
from ctypes import *
# 编写求字符串的倒序字符串
def arrReverse( A , N ):
i = 0 ; j = N-1
while i<j:
A[i], A[j] = A[j], A[i]
# 相当于 T =A[i]; A[i]=A[j]; A[j]=T
i = i+1; j=j-1
测试程序
a = create_unicode_buffer( "张三买了一头小毛驴,花了1024.05元钱。")
print ( "原字符：")
print ( a.value )
arrReverse( a , len( a ) -1 )
print ("倒序字符串：")
print ( a.value )
– 结果 –
原字符：
张三买了一头小毛驴,花了1024.05元钱。
倒序字符串：
。钱元50.4201了花,驴毛小头一了买三张
解说
(1) create_unicode_buffer（ python的字符串 ）
是创建一个 c_wchar 的数组，其长度是 字符串的长度 +1 , 因为 C 的字符串是以 NULL 结尾的所以要多出一个元素才行。
c_wchar 是 unicode 字符。
(2) 如果您想创建一个可以装行下 100 个 unicode 字符 的空的C_wchar 数组：
ar = create_unicode_buffer（ 100+1 ）
此时, ar 具有 101 个元素，但只能装 100个字符。
注意：由于 ar 是一个真正的数组（区别与Python的list类型，本质区别：非引用），我们可以对它的每个元素（字符）进行修改。
从 ar 中取出 python 的字符串：
s = ar.value
# ar.varue属性
# s 中存放的是 ar 中保存的 unicode 字符相应的字符串
向 ar 中存于字符串
ar.value = "要存入的字符串"
但要注意：字符串越界风险
您向 ar 中存入的字符串的字符个数必须小于等于 len(ar) -1
(3) 如果您知道 ar 中第 i 个元素的 字符编码，请使用 ord( ar[i] ) 。
(4) 如果您想使 ar 的第 i 个元素 变为 “好” 这个字符，有两种方法：
ar[i] = "好"
或者
ar[i] = chr(22909)
因为 , "好" 的 uncode 编码是 22909。
小结：
（1） 从这个程序我们看到 对整数数组及 unicode 字符数组 的倒序，我们用的是相同的arrReverse 函数。
（2） 调用 arrReverse
函数时，传递元素个数 N 时，如果是 c_wchar ( unicode ) 字符数组时， 如记住最后一个元素是 NULL 这个问题。
（3 ) 您会发现，我们这里编的程序很像 C 语言的指针，只不过，我们不需要手工释放动态申请的数组。
（4 ) 但是您的算法中若用了大量的动态数组，等不及垃圾自动回收，而急于想释放数组占用的空间时，请使用 **del ( ar )**即可。
（5) 最后一点：
C 语言关于字符串的操作，常使用指针的移动，我们在 python 中移动的是数组的下标，这是作程序移植时常用的方法。
五、 C类型的数组 与 python 的 list 用法上有什么区别和联系呢？
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C 类型的数组的长度是不可变 的。
-
C 类型数组的元素是可变的，即可以读写的
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C 类型数组的元素是有类型的，即：它的每个元素的类型是相同的, 而 python 的 list 的元素可以是相同类型，也可以是不同类型 。
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C 类型数组除了不能用 形如 ar[ 3:5 ] = [] 格式的语句来删除某个子数组，Python list的其他方法都可以使用（有待确认？？）；Python可以使用ar[3:5]=[]的形式删除某个子段
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C 类型数组的切片：
如 x = ar[3:5]
此时 x 是一个全新的数组，它是原数组的完全拷贝, 此时 x 有两个元素：
x[0] 中存的是 ar[3]的值
x[1] 中存的是 ar[4]的值
此后，改变 x[0] 时， ar[3] 不会改变; 改变 ar[3] 的值，也不会改变 x[0] 的值。
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