python - 返回函数python-c-api

Question

我正在为C库创建Python绑定。
在C中，使用函数的代码如下所示：

Ihandle *foo;
foo = MethFunc();
SetArribute(foo, 's');

我正试着把这个放到Python中。其中有MethFunc()和SetAttribute()函数可用于我的Python代码：

import mymodule
foo = mymodule.MethFunc()
mymodule.SetAttribute(foo)

到目前为止，返回函数的C代码如下所示：

static PyObject * _MethFunc(PyObject *self, PyObject *args) {
    return Py_BuildValue("O", MethFunc());
}

但失败在于崩溃（没有错误）
我也试过return MethFunc();，但失败了。
我如何返回函数foo（或者如果我试图实现的是完全错误的，我应该如何将MethFunc()传递到SetAttribute()）？

Answer 1

这里的问题是MethFunc()返回一个IHandle *，但您告诉Python将其视为一个PyObject *。大概那些是完全不相关的类型。
PyObject *（或者您或Python定义的以适当的struct宏开头的任何HEAD）以指向refcount和类型的指针开始，Python要对您手上的任何对象做的第一件事就是处理这些指针。因此，如果给它一个以两个ints开头的对象，Python将最终尝试访问0x00020001或类似的类型，这几乎肯定是segfault。
如果需要传递指向某个C对象的指针，则必须将其包装为Python对象。有三种方法可以做到这一点，从最简单到最可靠。
首先，可以将IHandle *转换为size_t，然后再将其转换为PyLong_FromSize_t。
实现起来非常简单。但这意味着这些对象将看起来与Python端的数字一模一样，因为它们就是这样。
显然，您不能将方法附加到此数字；相反，您的API必须是一个自由函数，它接受一个数字，然后将该数字强制转换回IHandle*并调用一个方法。
更像是，例如，C的stdio，你必须不断地把stdin或f作为参数传递给fread，而不是Python的io，在sys.stdin或f上调用方法。
但更糟糕的是，因为没有静态或动态的类型检查来保护您免受某些Python代码意外地传递给您数字42。然后将其转换为IHandle *并尝试取消引用，从而导致segfault…
如果您希望Python的垃圾收集器能够帮助您知道对象何时仍然被引用，那么您就走运了。您需要让您的用户手动跟踪号码，并在完成后调用一些CloseHandle函数。
实际上，这并不比从ctypes访问代码好多少，所以希望这能激励您继续阅读。
更好的解决方案是将IHandle *转换为void *，然后再将其转换为PyCapsule_New。
如果你还没有读过关于capsules的文章，你至少需要浏览一下主要章节。但基本思想是它将void*包装成一个Python对象。
所以，它几乎和传递数字一样简单，但解决了大多数问题。胶囊是不透明的值，Python用户不能意外地对其进行运算；它们不能将42发送给您来代替胶囊；您可以附加一个函数，当对胶囊的最后一个引用消失时调用该函数；您甚至可以给它一个很好的名称以显示在repr中。
但你还是不能把任何行为附加到胶囊上。
因此，如果MethSetAttribute(mymodule, foo)是胶囊，那么API仍然必须是mymeth.SetAttribute(foo)而不是mymodule，就像它是int一样。（但现在它是类型安全的。）
最后，可以为包含IHandle *的结构构建新的Python扩展类型。
这是更多的工作。如果你还没有读过关于Defining Extension Types的教程，你需要通读整个章节。
但这意味着您拥有一个实际的Python类型，以及与之相关的所有类型。
您可以给它一个SetAttribute方法，而Python代码可以直接调用该方法。你可以给它任何你想要的东西。你可以给它一个__str__。Python代码可以做到__repr__。等等。
如果你愿意使用C++，或者D，或者锈，而不是C，有一些很棒的库（pycxx，Booo:：python，pyd，锈蚀python等）可以为你做大部分的样板。您只需声明您想要一个Python类，并希望如何将其属性和方法绑定到C属性和方法中，并且可以得到像C++类一样使用的东西，除非它实际上是封面下的__doc__。（它甚至可以通过RAII为您处理所有的refcounting积木，这将为您节省无尽的周末调试segfults和内存泄漏…）
或者您可以使用Cython，它允许您用一种基本上是Python的语言编写C扩展模块，但扩展到与C代码接口。因此，包装器类只是一个isinstance(mymodule, MyMeth)，但是有一个特殊的privatePyObject *属性来保存class，而您的cdef可以用这个private属性调用CIHandle *函数。
或者，根据用户的建议，还可以使用SWIG为您生成C绑定。对于简单的情况，只需将C API提供给它就相当简单了，而且它还给了您构建PythonSetAttribute(self, s)的代码。对于一些不太简单的案例，我个人觉得它比PyCxx之类的东西要痛苦得多，但是如果你还不知道C++的话，它肯定有一个更低的学习曲线。