项目地址:https://github.com/spin6lock/python-sproto

第一次写Python的C扩展,留点笔记记录一下。主要的参考文档是:Extending Python with C/C++, 之前也看过cython,但是用Python语法写C还是没学会,稍后再尝试用cython写一遍看看。

作为一个C扩展,是以Module的方式import进去代码里使用的,所以需要注册一下,把自己的接口告诉Python解释器。代码如下图:

static PyMethodDef pysproto_methods[] = {
{"sproto_create", py_sproto_create, METH_VARARGS},
{"sproto_type", py_sproto_type, METH_VARARGS},
{"sproto_encode", py_sproto_encode, METH_VARARGS},
{"sproto_decode", py_sproto_decode, METH_VARARGS},
{"sproto_pack", py_sproto_pack, METH_VARARGS},
{"sproto_unpack", py_sproto_unpack, METH_VARARGS},
{"sproto_protocol", py_sproto_protocol, METH_VARARGS},
{NULL, NULL}
}; PyMODINIT_FUNC
initpysproto(void){
PyObject *m;
m = Py_InitModule("pysproto", pysproto_methods);
if (m == NULL) {
return;
}
SprotoError = PyErr_NewException("pysproto.error", NULL, NULL);
Py_INCREF(SprotoError);
PyModule_AddObject(m, "error", SprotoError);
}
pysproto_methods是一个数组,每个元素是一个三元组{暴露给python的方法名,对应的C函数名,参数格式},以{NULL, NULL}表示结束。
init模块名(void)是一个特殊的函数,当Python里输入import 模块名的时候,C层就会调用 init模块名 来执行模块的初始化工作。Py_InitModule表示将上面的模块方法数组暴露给Python,下面的代码向模块注册了一个SprotoError,表明模块自带的异常类型。 Python传参数给C:
参见py_sproto_create,通过PyArg_ParseTuple函数接收参数。
    char *buffer;
int sz = ;
struct sproto *sp;
if (!PyArg_ParseTuple(args, "s#", &buffer, &sz)) {
return NULL;
}

ParseTuple有点像C的scanf,可以按指定格式读取函数的参数,还能自己设置异常,比如参数类型不对,参数个数不对之类的。所有暴露给Python解释器的C接口,只要返回NULL,解释器就知道你出错了,就会把设置好的异常抛出。

C需要返回给Python的,一般有int,string和指针三类。前面两类都可以通过Py_BuildValue解决,参考如下:

PyObject *data = Py_BuildValue("s#", (char*)value, length);

s#表示带长度参数的字符串,这样字符串里就可以包含结束符了。表示整型时,format参数用i。返回Py_BuildValue构建的PyObject指针,就能在Python代码里接收这个对象了。

如果要在不同的C函数之间传递C指针,则需要用到PyCapsule_New来建立一个Capsule,把C指针包起来。这个capsule可以指定名字,方便Python代码里打印。还可以指定destructor,当这个Capsule脱出当前scope,被gc回收的时候,就会调用destructor来析构。Python还贴心的提供了一个Context,用来给这个Capsule带上额外的数据,方便后续使用。

对于python-sproto来说,之前有个问题一直没处理好,sproto_type其实是对sproto的一个指针,指向其成员。所以,如果sproto被gc掉了,sproto_type就有可能出错。而且这个出错是取决于gc时机,如果gc没跑,sproto那块内存还在,就不会出错。这种隐藏的bug比较难查。简单来说,就是C扩展暴露给Python的对象,相互之间对生命周期有依赖关系。sproto_type依赖于sproto,所以sproto的生命周期至少应该和sproto_type一样长。为了向解释器说明这件事,需要用到Py_XINCREF和Py_XDECREF,当生成新的sproto_type的时候,给sproto调用Py_XINCREF,表示对sproto的引用加1,销毁的时候就在析构函数里减1,表示取消引用。

更优雅的做法,应该是把这类生命周期相关的信息,写在脚本里,而不是在C里处理。对外提供的可以是一个Python的类,这个类自己管理相关对象的生命周期,只要这个类还在,就能保证生命周期正确。

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