ctypes中的find_library()

Question

我正在尝试使用ctypes中的find_library()命令，但遇到了一个我不明白的错误。我是在Windows系统上工作。

这是我的代码：

import ctypes
from ctypes.util import find_library
import numpy
from string import atoi
from time import sleep

# Class constants
#nidaq = ctypes.windll.nicaiu
nidaq  = ctypes.cdll.LoadLibrary(find_library('NIDAQmx'))

这是我遇到的错误：

Traceback (most recent call last):
  File "<pyshell#4>", line 1, in <module>
    nidaq  = ctypes.cdll.LoadLibrary(find_library('NIDAQmx'))
  File "C:\Python27\lib\ctypes\__init__.py", line 443, in LoadLibrary
    return self._dlltype(name)
  File "C:\Python27\lib\ctypes\__init__.py", line 365, in __init__
    self._handle = _dlopen(self._name, mode)
TypeError: expected string or Unicode object, NoneType found

我是否需要把NIDAQmx放在某个特定的位置，这样它才能被找到？还是这和这个问题无关？

谢谢！

Answer 1

你在找的库文件是不是在你电脑上常见的位置？find_library 这个功能不会随便在你的文件系统里搜索，它只会在一些特定的地方查找，这些地方在 ctypes/macholib/dyld.py 模块里有列出来（可以看看 dyld_find 这个函数）。

如果你的库文件在比如说 /usr/lib 这个地方，那它应该能被找到。但如果它在一个不常见的位置，你就需要把这个文件夹的路径加到一个环境变量里，比如 DYLD_LIBRARY_PATH。

Answer 2

在Windows系统中，find_library会在PATH环境变量中查找目录，但这并不是Windows加载器实际使用的查找顺序。特别是，find_library不会包括应用程序目录和当前目录。

如果调用Windows的SearchPath，会更接近实际情况，但由于DLL的激活上下文和其他API，比如SetDllDirectory、更新的SetDefaultDllDirectories和AddDllDirectory，这种接近程度也有限。

因为没有简单的方法来复制Windows加载器的查找方式，所以可以直接用名字加载DLL，使用CDLL（cdecl）或WinDLL（stdcall）：

nidaq_cdecl   = ctypes.CDLL('NIDAQmx')
nidaq_stdcall = ctypes.WinDLL('NIDAQmx')

你可以在运行时动态地将DLL目录添加到PATH中（这和Linux加载器在启动时缓存LD_LIBRARY_PATH不同）。比如说，你的DLL依赖项在包的“dlls”子目录中。你可以这样添加这个目录：

import os

basepath = os.path.dirname(os.path.abspath(__file__))
dllspath = os.path.join(basepath, 'dlls')
os.environ['PATH'] = dllspath + os.pathsep + os.environ['PATH']

---

另外，你可以使用一个上下文管理器，调用GetDllDirectory和SetDllDirectory，临时修改通常由当前工作目录占用的查找位置。要注意的是，像修改PATH一样，这会修改全局进程数据，所以在使用多线程时要小心。这个方法的一个好处是，它不会修改CreateProcess用来查找可执行文件的查找路径。

import os
import ctypes
from ctypes import wintypes
from contextlib import contextmanager

kernel32 = ctypes.WinDLL('kernel32', use_last_error=True)

def check_dword(result, func, args):
    if result == 0:
        last_error = ctypes.get_last_error()
        if last_error != 0:
            raise ctypes.WinError(last_error)
    return args

def check_bool(result, func, args):
    if not result:
        last_error = ctypes.get_last_error()
        if last_error != 0:
            raise ctypes.WinError(last_error)
        else:
            raise OSError
    return args

kernel32.GetDllDirectoryW.errcheck = check_dword
kernel32.GetDllDirectoryW.argtypes = (wintypes.DWORD,  # _In_  nBufferLength
                                      wintypes.LPWSTR) # _Out_ lpBuffer

kernel32.SetDllDirectoryW.errcheck = check_bool
kernel32.SetDllDirectoryW.argtypes = (wintypes.LPCWSTR,) # _In_opt_ lpPathName

@contextmanager
def use_dll_dir(dll_dir):
    size = newsize = 0
    while newsize >= size:
        size = newsize
        prev = (ctypes.c_wchar * size)()
        newsize = kernel32.GetDllDirectoryW(size, prev)
    kernel32.SetDllDirectoryW(os.path.abspath(dll_dir))
    try:
        yield
    finally:
        kernel32.SetDllDirectoryW(prev)

例如：

if __name__ == '__main__':
    basepath = os.path.dirname(os.path.abspath(__file__))
    dllspath = os.path.join(basepath, 'dlls')
    with use_dll_dir(dllspath):
        nidaq = ctypes.CDLL('NIDAQmx')

当然，如果你只想在启动时设置一次DLL目录，那问题就简单多了。只需直接调用SetDllDirectoryW。

---

另一种方法是调用LoadLibraryEx，并使用标志LOAD_WITH_ALTERED_SEARCH_PATH，这会临时将加载的DLL目录添加到查找路径中。你需要使用绝对路径加载DLL，否则行为是未定义的。为了方便，我们可以对ctypes.CDLL和ctypes.WinDLL进行子类化，以调用LoadLibraryEx而不是LoadLibrary。

import ctypes
from ctypes import wintypes

kernel32 = ctypes.WinDLL('kernel32', use_last_error=True)

def check_bool(result, func, args):
    if not result:
        raise ctypes.WinError(ctypes.get_last_error())
    return args

kernel32.LoadLibraryExW.errcheck = check_bool
kernel32.LoadLibraryExW.restype = wintypes.HMODULE
kernel32.LoadLibraryExW.argtypes = (wintypes.LPCWSTR,
                                    wintypes.HANDLE,
                                    wintypes.DWORD)

class CDLLEx(ctypes.CDLL):
    def __init__(self, name, mode=0, handle=None, 
                 use_errno=True, use_last_error=False):
        if handle is None:
            handle = kernel32.LoadLibraryExW(name, None, mode)
        super(CDLLEx, self).__init__(name, mode, handle,
                                     use_errno, use_last_error)

class WinDLLEx(ctypes.WinDLL):
    def __init__(self, name, mode=0, handle=None, 
                 use_errno=False, use_last_error=True):
        if handle is None:
            handle = kernel32.LoadLibraryExW(name, None, mode)
        super(WinDLLEx, self).__init__(name, mode, handle,
                                       use_errno, use_last_error)

以下是所有可用的LoadLibraryEx标志：

DONT_RESOLVE_DLL_REFERENCES         = 0x00000001
LOAD_LIBRARY_AS_DATAFILE            = 0x00000002
LOAD_WITH_ALTERED_SEARCH_PATH       = 0x00000008
LOAD_IGNORE_CODE_AUTHZ_LEVEL        = 0x00000010  # NT 6.1
LOAD_LIBRARY_AS_IMAGE_RESOURCE      = 0x00000020  # NT 6.0
LOAD_LIBRARY_AS_DATAFILE_EXCLUSIVE  = 0x00000040  # NT 6.0

# These cannot be combined with LOAD_WITH_ALTERED_SEARCH_PATH.
# Install update KB2533623 for NT 6.0 & 6.1.
LOAD_LIBRARY_SEARCH_DLL_LOAD_DIR    = 0x00000100
LOAD_LIBRARY_SEARCH_APPLICATION_DIR = 0x00000200
LOAD_LIBRARY_SEARCH_USER_DIRS       = 0x00000400
LOAD_LIBRARY_SEARCH_SYSTEM32        = 0x00000800
LOAD_LIBRARY_SEARCH_DEFAULT_DIRS    = 0x00001000

例如：

if __name__ == '__main__':
    basepath = os.path.dirname(os.path.abspath(__file__))
    dllpath = os.path.join(basepath, 'dlls', 'NIDAQmx.dll')
    nidaq = CDLLEx(dllpath, LOAD_WITH_ALTERED_SEARCH_PATH)