CythonでC++のkeybd_eventが使えない（LinkError等が発生）

Question

前提・実現したいこと

Python3にて、C++のkeybd_event関数を高速に使おうとしています。
そこでCythonを用いて、keybd_eventを使おうといろいろ試しているのですがうまくいきません。

（keybd_eventを使うだけならpyautoguiで事足りますが、1度のキー出力に0.1秒ほどかかってしまいます。
コードをさらに高速化させたいため、Cythonを使おうとしています）

発生している問題・エラーメッセージ

（key.pyxおよびsetup.pyは下に載っています）
key.pyxを実行すると、以下のようなエラーが出ます。

Traceback (most recent call last):

  File "<ipython-input-1-414ff3ef1721>", line 1, in <module>
    runfile('D:/（ユーザ名）/proglam/Pythpn/cython/key.pyx', wdir='D:/（ユーザ名）/proglam/Pythpn/cython')

  File "C:\Users\（ユーザ名）\Anaconda3\lib\site-packages\spyder_kernels\customize\spydercustomize.py", line 666, in runfile
    ipython_shell.run_cell_magic('cython', '', f.read())

  File "C:\Users\（ユーザ名）\Anaconda3\lib\site-packages\IPython\core\interactiveshell.py", line 2167, in run_cell_magic
    result = fn(magic_arg_s, cell)

  File "<decorator-gen-130>", line 2, in cython

  File "C:\Users\（ユーザ名）\Anaconda3\lib\site-packages\IPython\core\magic.py", line 187, in <lambda>
    call = lambda f, *a, **k: f(*a, **k)

  File "C:\Users\（ユーザ名）\Anaconda3\lib\site-packages\Cython\Build\IpythonMagic.py", line 329, in cython
    quiet=args.quiet)

  File "C:\Users\（ユーザ名）\Anaconda3\lib\site-packages\Cython\Build\IpythonMagic.py", line 439, in _build_extension
    build_extension.run()

  File "C:\Users\（ユーザ名）\Anaconda3\lib\distutils\command\build_ext.py", line 339, in run
    self.build_extensions()

  File "C:\Users\（ユーザ名）\Anaconda3\lib\distutils\command\build_ext.py", line 448, in build_extensions
    self._build_extensions_serial()

  File "C:\Users\（ユーザ名）\Anaconda3\lib\distutils\command\build_ext.py", line 473, in _build_extensions_serial
    self.build_extension(ext)

  File "C:\Users\（ユーザ名）\Anaconda3\lib\distutils\command\build_ext.py", line 558, in build_extension
    target_lang=language)

  File "C:\Users\（ユーザ名）\Anaconda3\lib\distutils\ccompiler.py", line 717, in link_shared_object
    extra_preargs, extra_postargs, build_temp, target_lang)

  File "C:\Users\（ユーザ名）\Anaconda3\lib\distutils\_msvccompiler.py", line 481, in link
    raise LinkError(msg)

LinkError: command 'C:\Program Files (x86)\Microsoft Visual Studio 14.0\VC\BIN\x86_amd64\link.exe' failed with exit status 1120

また、コマンドプロンプト上で python setup.py build_ext --inplace と入力して、
setup.pyをビルドしようとすると、以下のようなエラーが出ます。

running build_ext
cythoning key.pyx to key.c
building 'key' extension
C:\Program Files (x86)\Microsoft Visual Studio 14.0\VC\BIN\x86_amd64\cl.exe /c /
nologo /Ox /W3 /GL /DNDEBUG /MD -IC:\Users\（ユーザ名）\Anaconda3\include -IC:\Users\mas
a\Anaconda3\include "-IC:\Program Files (x86)\Microsoft Visual Studio 14.0\VC\IN
CLUDE" "-IC:\Program Files (x86)\Windows Kits\10\include\10.0.10240.0\ucrt" "-IC
:\Program Files (x86)\Windows Kits\8.1\include\shared" "-IC:\Program Files (x86)
\Windows Kits\8.1\include\um" "-IC:\Program Files (x86)\Windows Kits\8.1\include
\winrt" /Tckey.c /Fobuild\temp.win-amd64-3.5\Release\key.obj
key.c
C:\Program Files (x86)\Microsoft Visual Studio 14.0\VC\BIN\x86_amd64\link.exe /n
ologo /INCREMENTAL:NO /LTCG /DLL /MANIFEST:EMBED,ID=2 /MANIFESTUAC:NO /LIBPATH:C
:\Users\（ユーザ名）\Anaconda3\libs /LIBPATH:C:\Users\（ユーザ名）\Anaconda3\PCbuild\amd64 "/LIB
PATH:C:\Program Files (x86)\Microsoft Visual Studio 14.0\VC\LIB\amd64" "/LIBPATH
:C:\Program Files (x86)\Windows Kits\10\lib\10.0.10240.0\ucrt\x64" "/LIBPATH:C:\
Program Files (x86)\Windows Kits\8.1\lib\winv6.3\um\x64" /EXPORT:PyInit_key buil
d\temp.win-amd64-3.5\Release\key.obj /OUT:D:\（ユーザ名）\proglam\Pythpn\cython\key.
cp35-win_amd64.pyd /IMPLIB:build\temp.win-amd64-3.5\Release\key.cp35-win_amd64.l
ib
key.obj : warning LNK4197: export 'PyInit_key' specified multiple times; using f
irst specification
   Creating library build\temp.win-amd64-3.5\Release\key.cp35-win_amd64.lib and
object build\temp.win-amd64-3.5\Release\key.cp35-win_amd64.exp
key.obj : error LNK2001: unresolved external symbol __imp_keybd_event
D:\（ユーザ名）\proglam\Pythpn\cython\key.cp35-win_amd64.pyd : fatal error LNK1120:
1 unresolved externals
error: command 'C:\Program Files (x86)\Microsoft Visual Studio 14.0\VC\BIN\
x86_amd64\link.exe' failed with exit status 1120

該当のソースコード

key.pyxとsetup.pyが同一のフォルダに入っています。
key.pyx

cdef extern from "windows.h":
    void keybd_event(int a,int b,int c,int d)

def f(a,b,c,d):
    keybd_event(a,b,c,d)
    return a

setup.py（Cythonドキュメントを参考にしました）

from distutils.core import setup
from distutils.extension import Extension
from Cython.Distutils import build_ext

ext_modules = [Extension("key", ["key.pyx"])]

setup(
  name = 'key world app',
  cmdclass = {'build_ext': build_ext},
  ext_modules = ext_modules
)

試したこと

①　key.pyxの内容を以下のように変える。

cdef extern from "windows.h":
    void keybd_event(int a,int b,int c,int d)

cdef int f(int a,int b,int c,int d):
    keybd_event(a,b,c,d)
    return a

これにより、上記のエラーはどちらも起こらなくなり、後者のコマンドでは正常に
key.cp35-win_amd64.pyd
が出力されました。

そうして、import keyでkeyをインポートすることはできたのですが、
関数fを使おうとすると、以下のように「関数fが定義されていない」とエラーが出て使えませんでした。
AttributeError: module 'key' has no attribute 'f'

---

②　key.pyxの内容を以下のように変える。
（①の2つ目のcdefをcpdefに変えただけです）

cdef extern from "windows.h":
    void keybd_event(int a,int b,int c,int d)

cpdef int f(int a,int b,int c,int d):
    keybd_event(a,b,c,d)
    return a

しかし、これを行っても、最初と同じようなエラーが出てしまい解決できませんでした。
1つ目のエラーは同じですが、2つ目のエラーは少し変化がありました。

cythoning key.pyx to key.c
building 'key' extension
C:\Program Files (x86)\Microsoft Visual Studio 14.0\VC\BIN\x86_amd64\cl.exe /c
nologo /Ox /W3 /GL /DNDEBUG /MD -IC:\Users\（ユーザ名）\Anaconda3\include -IC:\Users\ma
a\Anaconda3\include "-IC:\Program Files (x86)\Microsoft Visual Studio 14.0\VC\I
CLUDE" "-IC:\Program Files (x86)\Windows Kits\10\include\10.0.10240.0\ucrt" "-I
:\Program Files (x86)\Windows Kits\8.1\include\shared" "-IC:\Program Files (x86
\Windows Kits\8.1\include\um" "-IC:\Program Files (x86)\Windows Kits\8.1\includ
\winrt" /Tckey.c /Fobuild\temp.win-amd64-3.5\Release\key.obj
key.c
C:\Program Files (x86)\Microsoft Visual Studio 14.0\VC\BIN\x86_amd64\link.exe /
ologo /INCREMENTAL:NO /LTCG /DLL /MANIFEST:EMBED,ID=2 /MANIFESTUAC:NO /LIBPATH:
:\Users\（ユーザ名）\Anaconda3\libs /LIBPATH:C:\Users\（ユーザ名）\Anaconda3\PCbuild\amd64 "/LI
PATH:C:\Program Files (x86)\Microsoft Visual Studio 14.0\VC\LIB\amd64" "/LIBPAT
:C:\Program Files (x86)\Windows Kits\10\lib\10.0.10240.0\ucrt\x64" "/LIBPATH:C:
Program Files (x86)\Windows Kits\8.1\lib\winv6.3\um\x64" /EXPORT:PyInit_key bui
d\temp.win-amd64-3.5\Release\key.obj /OUT:D:\（ユーザ名）\proglam\Pythpn\cython\key
cp35-win_amd64.pyd /IMPLIB:build\temp.win-amd64-3.5\Release\key.cp35-win_amd64.
ib
key.obj : warning LNK4197: export 'PyInit_key' specified multiple times; using
irst specification
   Creating library build\temp.win-amd64-3.5\Release\key.cp35-win_amd64.lib and
object build\temp.win-amd64-3.5\Release\key.cp35-win_amd64.exp
key.obj : error LNK2001: unresolved external symbol __imp_keybd_event
D:\（ユーザ名）\proglam\Pythpn\cython\key.cp35-win_amd64.pyd : fatal error LNK1120:
1 unresolved externals
error: command 'C:\Program Files (x86)\Microsoft Visual Studio 14.0\VC\BIN\
x86_amd64\link.exe' failed with exit status 1120

---

③　そもそもCythonやCモジュールの導入に失敗しているのではないかと思い、
別のコードを入力してみて、正常に動くか確かめてみました。

sin.pyx

cdef extern from "math.h":
    double sin(double)

def f(x):
    return sin(x)

setup2.py

from distutils.core import setup
from distutils.extension import Extension
from Cython.Distutils import build_ext

ext_modules = [Extension("sin", ["sin.pyx"])]

setup(
  name = 'sin world app',
  cmdclass = {'build_ext': build_ext},
  ext_modules = ext_modules
)

結果、sin.pyxは正常に実行できました。
また、python setup.py build_ext --inplaceを入力してこれをビルドすることもできました。
そして、正常に関数fを使うこともできました。

よって、Cythonやmath.hに問題はないとみられます。

---

④　C:\Program Files (x86)\Microsoft Visual Studio 14.0 内には、windows.hが入っていません。
windows.hは、C:\Program Files (x86)\Windows Kits\8.1\Include\umの中に入っていました。

そこで、Microsoft Visual Studio 14.0のフォルダ内の
C:\Program Files (x86)\Microsoft Visual Studio 14.0\VC\include中にWindows.hを入れて、
問題のコードと②のコードをそれぞれ実行してみましたが、変化がなく、これまでと同じように
エラーが発生しました。

（ちなみに、Windows.hは単体では動きませんが、エラーメッセージに変化がなかったことから、
結局この方法には効果がなかったと考えています）

---

私が試したのはここまでですが、どれも解決に至りませんでした。
C++コンパイラの再インストールなどをする、という手もありますが、
環境の再整備が大変そうなのでやっていません。

補足情報（FW/ツールのバージョンなど）

使用したものは以下の通りです。

• OS

Windows8.1 (64-bit)

• プログラム等

Anaconda3 5.2.0 (64-bit)
Python 3.5.6
Cython 0.28.5
Spyder 3.3.1 （使用エディタ）

• C++コンパイラ

Microsoft Visual Studio 14.0 (x86)
Microsoft Visual C++ 2017 Redistributable (x64) - 14.15.26706
（Cython内で使われているのはVisual Studioの方です）

状況の説明は以上です。
長文になってしまい、すみません。
何か分かることがあれば、ぜひご教授ください。

Answer 1

自己解決しました

この質問をしたあとから今まで、2か月余り回答がありませんでした。
また、自分でこれをさらに調べてみたところ、以下のことがわかりました。

• Cythonでkeybd_event(Windows.h)を使う方法はよくわからなかった

少なくとも私にはできません。というか、Cython等は計算を高速化するもので、こういうモジュール？を使うには向いていないのかな……？

• そもそも、C++のkeybd_event自体が遅い

C++でも、1回のキーイベントに0.1秒くらいかかってしまうので、Cythonを使ってもあまり効果が出なさそうです。

ということで、解決になっていないかもしれませんが、
「軽量化をしない（素直にPython内のpyautoguiを使う）」ということにしました。

###2019/3/18 追記

ctypes.windll.user32.keybd_event
```を使ったところ1000倍速くなりました