通过create_string_buffer、create_unicode_buffer让C语言具备修改字符串的能力

字符串的修改

我们知道C中不存在字符串这个概念，python中的字符串在C中也是通过字符数组来实现的。我们说在C中创建一个字符数组有两种方式：

char *s1 = "hello world";
char s2[] = "hello world";

这两种方式虽然打印的结果是一样的，并且s1、s2都指向了对应字符数组的首地址，但是内部的结构确是不同的。

• 1.char *s1 = "hello world";此时这个字符数组是存放在静态存储区里面的，程序编译的时候这块区域就已经确定好了，静态存储区在程序的整个运行期间都是存在的，主要用来存放一些静态变量、全局变量、常量。因此s1只能够访问这个字符数组，却不能够改变它，因为它是一个常量。而char s2[] = "hello world";，这种方式创建的字符数组是存放在栈当中的，可以通过s2这个指针去修改它。
• 2.char *s1 = "hello world";是在编译的时候就已经确定了，因为是一个常量。而char s2[] = "hello world";则是在运行时才确定。
• 3.char *s1 = "hello world";创建的字符数组存于静态存储区，char s2[] = "hello world";创建的字符数组存储于栈区，所以s1访问的速度没有s2快。

所以我们说char?*s这种方式创建的字符数组在C中是不能修改的，但是我们通过ctypes却可以做到对char?*s进行修改：

#include <stdio.h>

int test(char *s1, char s2[6])
{   
    //两种方式都进行修改
    s1[0] = 'a';
    s2[0] = 'a';
    printf("s1 = %s, s2 = %s\n", s1, s2);
}

我们还是将C文件编译成mmp.dll

import ctypes
from ctypes import *

lib = ctypes.CDLL("./mmp.dll")
# 我们看到无论是char *s1，还是char s2[...]，我们都可以使用c_char_p这种方式传递
lib.test(c_char_p(b"hello"), c_char_p(b"hello"))  # s1 = aello, s2 = aello

我们看到两种方式都成功修改了，但是即便能修改，我们不建议这么做。不是说不让修改，而是应该换一种方式。如果是需要修改的话，那么不要使用c_char_p的方式来传递，而是建议通过create_string_buffer来给C语言传递可以修改字符的空间。

create_string_buffer

create_string_buffer是ctypes提供的一个函数，表示创建具有一定大小的字符缓存，就理解为字符数组即可。

from ctypes import *

# 传入一个int，表示创建一个具有固定大小的字符缓存，这里是10个
s = create_string_buffer(10)
# 直接打印就是一个对象
print(s)  # <ctypes.c_char_Array_10 object at 0x000001E2E07667C0>
# 也可以调用value方法打印它的值，可以看到什么都没有
print(s.value)  # b''
# 并且它还有一个raw方法，表示C语言中的字符数组，由于长度为10，并且没有内容，所以全部是\x00，就是C语言中的\0
print(s.raw)  # b'\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00'
# 还可以查看长度
print(len(s))  # 10

当然create_string_buffer如果只传一个int，那么表示创建对应长度的字符缓存。除此之外，还可以指定字节串，此时的字符缓存大小和指定的字节串大小是一致的：

from ctypes import *

# 此时我们直接创建了一个字符缓存
s = create_string_buffer(b"hello")
print(s)  # <ctypes.c_char_Array_6 object at 0x0000021944E467C0>
print(s.value)  # b'hello'
# 我们知道在C中，字符数组是以\0作为结束标记的，所以结尾会有一个\0，因为raw表示C中的字符数组
print(s.raw)  # b'hello\x00'
# 长度为6，b"hello"五个字符再加上\0一共6个
print(len(s))

当然create_string_buffer还可以指定字节串的同时，指定空间大小。

from ctypes import *

# 此时我们直接创建了一个字符缓存，如果不指定容量，那么默认和对应的字符数组大小一致
# 但是我们还可以同时指定容量，记得容量要比前面的字节串的长度要大。
s = create_string_buffer(b"hello", 10)
print(s)  # <ctypes.c_char_Array_10 object at 0x0000019361C067C0>
print(s.value)  # b'hello'
# 长度为10，剩余的5个显然是\0
print(s.raw)  # b'hello\x00\x00\x00\x00\x00'
print(len(s))  # 10

下面我们来看看如何使用create_string_buffer来传递：

#include <stdio.h>

int test(char *s)
{   
    //变量的形式依旧是char *s
    //下面的操作就是相当于把字符数组的索引为5到11的部分换成" satori"
    s[5] = ' ';
    s[6] = 's';
    s[7] = 'a';
    s[8] = 't';
    s[9] = 'o';
    s[10] = 'r';
    s[11] = 'i';
    printf("s = %s\n", s);
}

from ctypes import *

lib = CDLL("./mmp.dll")
s = create_string_buffer(b"hello", 20)
lib.test(s)  # s = hello satori

此时就成功地修改了，我们这里的b"hello"占五个字节，下一个正好是索引为5的地方，然后把索引为5到11的部分换成对应的字符。但是需要注意的是，一定要小心\0，我们知道C语言中一旦遇到了\0就表示这个字符数组结束了。

from ctypes import *

lib = CDLL("./mmp.dll")
# 这里把"hello"换成"hell"，看看会发生什么
s = create_string_buffer(b"hell", 20)
lib.test(s)  # s = hell

# 我们看到这里只打印了"hell"，这是为什么？
# 我们看一下这个s
print(s.raw)  # b'hell\x00 satori\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00'

# 我们看到这个create_string_buffer返回的对象是可变的，在将s传进去之后被修改了
# 如果没有传递的话，我们知道它是长这样的。
"""
b'hell\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00'
hell的后面全部是C语言中的\0
修改之后变成了这样
b'hell\x00 satori\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00'

我们看到确实是把索引为5到11(包含11)的部分变成了"satori"
但是我们知道C语言中扫描字符数组的时候一旦遇到了\0，就表示结束了，而hell后面就是\0,
因为即便后面还有内容也不会输出了，所以直接就只打印了hell
"""

另外除了create_string_buffer之外，还有一个create_unicode_buffer，针对于wchar_t，用法和create_string_buffer一样。

C语言中查看字符数组的长度

C语言中如何查看字符数组的长度呢？有两种方法，一种是通过sizeof，一种是通过strlen。话说我说这个干什么？算了，不管了。

#include <stdio.h>
#include <string.h>
int main() {
  char s[] = "hello world";
  //C语言中查看字符串的长度可以使用strlen,这个需要导入string.h头文件。strlen计算的就是字符的个数，不包括\0
  //使用sizeof计算的结果是包含\0的，所以会比strlen计算的结果多1
  printf("%d %d\n", strlen(s), sizeof(s) / sizeof(s[0])); // 11 12
  return 0;
}

但是我们发现字符数组的创建方式是通过char s[]这种形式，如果是char?*s呢？

#include <stdio.h>
#include <string.h>
int main() {
  char *s = "hello world";
  printf("%d %d\n", strlen(s), sizeof(s) / sizeof(s[0])); // 11 8
  return 0;
}

我们看到使用strlen计算的结果是一样的，但是使用sizeof得到的结果却是不一样的。因为char?*s，这个s我们虽然可以使用它来打印字符数组，但它本质上是一个指针，一个指针在64位机器上占8个字节，所以结果是8。而char?s[]中的s虽然也指向字符数组的首地址，但它本质上是一个数组名，我们使用sizeof查看得到的结果还是字符数组中所有元素的总大小。

艾玛，你扯到C上面干啥。。。。。。你又不会C。。。。。。