> **Источник:** https://python-all.ru/2.7/faq/extending.html > > «Документация Python на русском» – неофициальный перевод официальной документации Python: версии от 2.6 до 3.16, полнотекстовый поиск, английский оригинал рядом с переводом. Эта Markdown-версия страницы предназначена для работы с LLM: вставьте её в ChatGPT, Claude или Cursor. --- # [FAQ по расширению и встраиванию](https://python-all.ru/2.7/faq/extending.html#id2) Содержание - [FAQ по расширению и встраиванию](https://python-all.ru/2.7/faq/extending.html#extending-embedding-faq) - [Можно ли создавать собственные функции на C?](https://python-all.ru/2.7/faq/extending.html#can-i-create-my-own-functions-in-c) - [Можно ли создавать собственные функции на C++?](https://python-all.ru/2.7/faq/extending.html#id1) - [Писать на C сложно; есть ли альтернативы?](https://python-all.ru/2.7/faq/extending.html#writing-c-is-hard-are-there-any-alternatives) - [Как выполнить произвольные инструкции Python из C?](https://python-all.ru/2.7/faq/extending.html#how-can-i-execute-arbitrary-python-statements-from-c) - [Как вычислить произвольное выражение Python из C?](https://python-all.ru/2.7/faq/extending.html#how-can-i-evaluate-an-arbitrary-python-expression-from-c) - [Как извлечь значения C из объекта Python?](https://python-all.ru/2.7/faq/extending.html#how-do-i-extract-c-values-from-a-python-object) - [Как использовать Py\_BuildValue() для создания кортежа произвольной длины?](https://python-all.ru/2.7/faq/extending.html#how-do-i-use-py-buildvalue-to-create-a-tuple-of-arbitrary-length) - [Как вызвать метод объекта из C?](https://python-all.ru/2.7/faq/extending.html#how-do-i-call-an-object-s-method-from-c) - [Как перехватить вывод PyErr\_Print() (или любого другого вывода в stdout/stderr)?](https://python-all.ru/2.7/faq/extending.html#how-do-i-catch-the-output-from-pyerr-print-or-anything-that-prints-to-stdout-stderr) - [Как получить доступ к модулю, написанному на Python, из C?](https://python-all.ru/2.7/faq/extending.html#how-do-i-access-a-module-written-in-python-from-c) - [Как организовать взаимодействие с объектами C++ из Python?](https://python-all.ru/2.7/faq/extending.html#how-do-i-interface-to-c-objects-from-python) - [Почему make завершается ошибкой после добавления модуля через файл Setup?](https://python-all.ru/2.7/faq/extending.html#i-added-a-module-using-the-setup-file-and-the-make-fails-why) - [Как отлаживать расширение?](https://python-all.ru/2.7/faq/extending.html#how-do-i-debug-an-extension) - [Почему при компиляции модуля Python в Linux отсутствуют некоторые файлы?](https://python-all.ru/2.7/faq/extending.html#i-want-to-compile-a-python-module-on-my-linux-system-but-some-files-are-missing-why) - [Что означает «SystemError: \_PyImport\_FixupExtension: module yourmodule not loaded»?](https://python-all.ru/2.7/faq/extending.html#what-does-systemerror-pyimport-fixupextension-module-yourmodule-not-loaded-mean) - [Как отличить «неполный ввод» от «неверного ввода»?](https://python-all.ru/2.7/faq/extending.html#how-do-i-tell-incomplete-input-from-invalid-input) - [Как найти неопределённые символы g++ \_\_builtin\_new или \_\_pure\_virtual?](https://python-all.ru/2.7/faq/extending.html#how-do-i-find-undefined-g-symbols-builtin-new-or-pure-virtual) - [Можно ли создать класс объекта, в котором часть методов реализована на C, а часть – на Python (например, через наследование)?](https://python-all.ru/2.7/faq/extending.html#can-i-create-an-object-class-with-some-methods-implemented-in-c-and-others-in-python-e-g-through-inheritance) - [Почему при импорте модуля X возникает ошибка «undefined symbol: PyUnicodeUCS2\*»?](https://python-all.ru/2.7/faq/extending.html#when-importing-module-x-why-do-i-get-undefined-symbol-pyunicodeucs2) ## [Могу ли я создавать собственные функции на C?](https://python-all.ru/2.7/faq/extending.html#id3) Да, можно создавать встроенные модули, содержащие функции, переменные, исключения и даже новые типы на C. Это описано в документе [Extending and Embedding the Python Interpreter](https://python-all.ru/2.7/extending/index.html#extending-index). Эта тема также освещается в большинстве книг по Python для среднего и продвинутого уровня. ## [Могу ли я создавать собственные функции на C++?](https://python-all.ru/2.7/faq/extending.html#id4) Да, это возможно благодаря средствам совместимости с C в C++. Следует поместить `extern "C" { ... }` вокруг включаемых файлов Python и добавить `extern "C"` перед каждой функцией, которая будет вызываться интерпретатором Python. Глобальные или статические объекты C++ с конструкторами, вероятно, лучше не использовать. ## [Писать на C сложно; есть ли альтернативы?](https://python-all.ru/2.7/faq/extending.html#id5) Существует ряд альтернатив написанию собственных расширений на C – в зависимости от решаемой задачи. Если требуется более высокая скорость, [Psyco](https://python-all.ru/2.7/faq/extending.html) генерирует x86\\nассемблерный код из байт-кода Python. Psyco позволяет скомпилировать наиболее критичные по времени функции в коде и добиться значительного прироста производительности с очень небольшими усилиями, при условии работы на машине с x86-совместимым процессором. [Cython](https://python-all.ru/2.7/faq/extending.html) и его родственный [Pyrex](https://python-all.ru/2.7/faq/extending.html) – это компиляторы, которые принимают слегка изменённую форму Python и генерируют соответствующий код на C. Pyrex позволяет писать расширения без необходимости изучать C API Python. Если требуется взаимодействие с библиотекой на C или C++, для которой в настоящее время нет расширения Python, можно попробовать обернуть типы данных и функции библиотеки с помощью такого инструмента, как [SWIG](https://python-all.ru/2.7/faq/extending.html). [SIP](https://python-all.ru/2.7/faq/extending.html), [CXX](https://python-all.ru/2.7/faq/extending.html), [Boost](https://python-all.ru/2.7/faq/extending.html) или [Weave](https://python-all.ru/2.7/faq/extending.html) также являются альтернативами для обёртывания библиотек C++. ## [Как выполнить произвольные операторы Python из C?](https://python-all.ru/2.7/faq/extending.html#id6) Самая высокоуровневая функция для этого – [`PyRun_SimpleString()`](https://python-all.ru/2.7/c-api/veryhigh.html#c.PyRun_SimpleString), которая принимает единственный строковый аргумент для выполнения в контексте модуля `__main__` и возвращает 0 при успехе и -1, если возникло исключение (включая `SyntaxError`). Если нужен более тонкий контроль, используйте [`PyRun_String()`](https://python-all.ru/2.7/c-api/veryhigh.html#c.PyRun_String); см. исходный код [`PyRun_SimpleString()`](https://python-all.ru/2.7/c-api/veryhigh.html#c.PyRun_SimpleString) в `Python/pythonrun.c`. ## [Как вычислить произвольное выражение Python из C?](https://python-all.ru/2.7/faq/extending.html#id7) Вызовите функцию [`PyRun_String()`](https://python-all.ru/2.7/c-api/veryhigh.html#c.PyRun_String) из предыдущего вопроса с начальным символом [`Py_eval_input`](https://python-all.ru/2.7/c-api/veryhigh.html#c.Py_eval_input); она разбирает выражение, вычисляет его и возвращает его значение. ## [Как извлечь значения C из объекта Python?](https://python-all.ru/2.7/faq/extending.html#id8) Это зависит от типа объекта. Если это кортеж, [`PyTuple_Size()`](https://python-all.ru/2.7/c-api/tuple.html#c.PyTuple_Size) возвращает его длину, а [`PyTuple_GetItem()`](https://python-all.ru/2.7/c-api/tuple.html#c.PyTuple_GetItem) возвращает элемент по указанному индексу. У списков есть аналогичные функции: `PyListSize()` и [`PyList_GetItem()`](https://python-all.ru/2.7/c-api/list.html#c.PyList_GetItem). Для строк [`PyString_Size()`](https://python-all.ru/2.7/c-api/string.html#c.PyString_Size) возвращает их длину, а [`PyString_AsString()`](https://python-all.ru/2.7/c-api/string.html#c.PyString_AsString) – указатель на значение. Учтите, что строки Python могут содержать нулевые байты, поэтому C'шный `strlen()` не следует использовать. Чтобы проверить тип объекта, сначала убедитесь, что он не равен *NULL*, а затем используйте [`PyString_Check()`](https://python-all.ru/2.7/c-api/string.html#c.PyString_Check), [`PyTuple_Check()`](https://python-all.ru/2.7/c-api/tuple.html#c.PyTuple_Check), [`PyList_Check()`](https://python-all.ru/2.7/c-api/list.html#c.PyList_Check) и т.д. Существует также высокоуровневый API для объектов Python, предоставляемый так называемым «абстрактным» интерфейсом – подробнее см. `Include/abstract.h`. Он позволяет взаимодействовать с любыми последовательностями Python с помощью вызовов вроде [`PySequence_Length()`](https://python-all.ru/2.7/c-api/sequence.html#c.PySequence_Length), [`PySequence_GetItem()`](https://python-all.ru/2.7/c-api/sequence.html#c.PySequence_GetItem) и т.д.), а также множества других полезных протоколов. ## [Как использовать Py\_BuildValue() для создания кортежа произвольной длины?](https://python-all.ru/2.7/faq/extending.html#id9) Нельзя. Вместо этого используйте `t = PyTuple_New(n)` и заполняйте его объектами с помощью `PyTuple_SetItem(t, i, o)` – учтите, что этот вызов «съедает» одно вхождение счётчика ссылок `o`, поэтому нужно [`Py_INCREF()`](https://python-all.ru/2.7/c-api/refcounting.html#c.Py_INCREF) его. У списков есть аналогичные функции `PyList_New(n)` и `PyList_SetItem(l, i, o)`. Обратите внимание, что *необходимо* установить все элементы кортежа в какие-либо значения перед передачей кортежа коду Python – `PyTuple_New(n)` инициализирует их в NULL, а это не является допустимым значением Python. ## [Как вызвать метод объекта из C?](https://python-all.ru/2.7/faq/extending.html#id10) Функцию [`PyObject_CallMethod()`](https://python-all.ru/2.7/c-api/object.html#c.PyObject_CallMethod) можно использовать для вызова произвольного метода объекта. Параметры: объект, имя вызываемого метода, строка форматирования, подобная используемой с [`Py_BuildValue()`](https://python-all.ru/2.7/c-api/arg.html#c.Py_BuildValue), и значения аргументов: ```c PyObject * PyObject_CallMethod(PyObject *object, char *method_name, char *arg_format, ...); ``` Это работает для любого объекта, имеющего методы – как встроенные, так и определённые пользователем. Вы отвечаете за последующий [`Py_DECREF()`](https://python-all.ru/2.7/c-api/refcounting.html#c.Py_DECREF) возвращаемого значения. Например, чтобы вызвать метод “seek” файлового объекта с аргументами 10, 0 (предполагая, что указатель на файловый объект – “f”): ```c res = PyObject_CallMethod(f, "seek", "(ii)", 10, 0); if (res == NULL) { ... an exception occurred ... } else { Py_DECREF(res); } ``` Обратите внимание, что [`PyObject_CallObject()`](https://python-all.ru/2.7/c-api/object.html#c.PyObject_CallObject) *всегда* ожидает кортеж в качестве списка аргументов; чтобы вызвать функцию без аргументов, передайте “()” в качестве формата, а чтобы вызвать функцию с одним аргументом, заключите аргумент в круглые скобки, например “(i)”. ## [Как перехватить вывод PyErr\_Print() (или всего, что печатает в stdout/stderr)?](https://python-all.ru/2.7/faq/extending.html#id11) В коде Python определите объект, поддерживающий метод `write()`. Назначьте этот объект на [`sys.stdout`](https://python-all.ru/2.7/library/sys.html#sys.stdout) и [`sys.stderr`](https://python-all.ru/2.7/library/sys.html#sys.stderr). Вызовите print\_error или просто позвольте стандартному механизму трассировки сработать. Тогда вывод будет направлен туда, куда его отправляет метод `write()`. Самый простой способ сделать это – использовать класс StringIO из стандартной библиотеки. Пример кода и использование для перехвата stdout: ```pycon >>> class StdoutCatcher: ... def __init__(self): ... self.data = '' ... def write(self, stuff): ... self.data = self.data + stuff ... >>> import sys >>> sys.stdout = StdoutCatcher() >>> print 'foo' >>> print 'hello world!' >>> sys.stderr.write(sys.stdout.data) foo hello world! ``` ## [Как получить доступ к модулю, написанному на Python, из C?](https://python-all.ru/2.7/faq/extending.html#id12) Указатель на объект модуля можно получить следующим образом: ```c module = PyImport_ImportModule(""); ``` Если модуль ещё не был импортирован (т.е. его ещё нет в [`sys.modules`](https://python-all.ru/2.7/library/sys.html#sys.modules)), то выполняется его инициализация; в противном случае просто возвращается значение `sys.modules[""]`. Обратите внимание: модуль не добавляется ни в одно пространство имён – гарантируется только его инициализация и сохранение в [`sys.modules`](https://python-all.ru/2.7/library/sys.html#sys.modules). Затем можно обратиться к атрибутам модуля (т.е. к любым именам, определённым в модуле) следующим образом: ```c attr = PyObject_GetAttrString(module, ""); ``` Вызов [`PyObject_SetAttrString()`](https://python-all.ru/2.7/c-api/object.html#c.PyObject_SetAttrString) для присваивания переменным в модуле также работает. ## [Как организовать взаимодействие с объектами C++ из Python?](https://python-all.ru/2.7/faq/extending.html#id13) В зависимости от требований существует множество подходов. Для ручного выполнения начните с чтения [документа «Extending and Embedding»](https://python-all.ru/2.7/extending/index.html#extending-index). Следует понимать, что для системы времени выполнения Python нет большой разницы между C и C++ – поэтому стратегия создания нового типа Python на основе C-структуры (указателя) будет работать и для объектов C++. Для библиотек C++ см. [Писать на C сложно; есть ли альтернативы?](https://python-all.ru/2.7/faq/extending.html#c-wrapper-software). ## [Я добавил модуль через файл Setup, но make завершается ошибкой; почему?](https://python-all.ru/2.7/faq/extending.html#id14) Файл Setup должен заканчиваться символом новой строки; если его нет, сборка завершается ошибкой. (Исправление требует уродливых ухищрений в shell-скриптах, и этот баг настолько незначителен, что не стоит затраченных усилий.) ## [Как отлаживать расширение?](https://python-all.ru/2.7/faq/extending.html#id15) При использовании GDB с динамически загружаемыми расширениями невозможно установить точку останова в расширении до его загрузки. В файле `.gdbinit` (или интерактивно) добавьте команду: ```text br _PyImport_LoadDynamicModule ``` Затем при запуске GDB: ```console $ gdb /local/bin/python gdb) run myscript.py gdb) continue # repeat until your extension is loaded gdb) finish # so that your extension is loaded gdb) br myfunction.c:50 gdb) continue ``` ## [Хочу скомпилировать модуль Python в своей системе Linux, но не хватает некоторых файлов. Почему?](https://python-all.ru/2.7/faq/extending.html#id16) Большинство собранных версий Python не включают каталог `/usr/lib/python2.x/config/`, который содержит различные файлы необходимые для компиляции расширений Python. Для Red Hat установите пакет python-devel RPM, чтобы получить необходимые файлы. Для Debian выполните `apt-get install python-dev`. ## [Что означает сообщение «SystemError: \_PyImport\_FixupExtension: module yourmodule not loaded»?](https://python-all.ru/2.7/faq/extending.html#id17) Это означает, что вы создали модуль расширения с именем «yourmodule», но ваша функция инициализации модуля не выполняет инициализацию с этим именем. Каждая функция инициализации модуля будет содержать строку, подобную этой: ```c module = Py_InitModule("yourmodule", yourmodule_functions); ``` Если строка, переданная этой функции, не совпадает с именем вашего модуля расширения, будет возбуждено исключение [`SystemError`](https://python-all.ru/2.7/library/exceptions.html#exceptions.SystemError). ## [Как отличить «неполный ввод» от «недопустимого ввода»?](https://python-all.ru/2.7/faq/extending.html#id18) Иногда требуется эмулировать поведение интерактивного интерпретатора Python, где выдаётся приглашение продолжения ввода, когда ввод неполон (например, напечатано начало инструкции «if» или не закрыты скобки или тройные кавычки), но при недопустимом вводе сразу выдаётся сообщение об ошибке синтаксиса. В Python можно использовать модуль [`codeop`](https://python-all.ru/2.7/library/codeop.html#module-codeop), который достаточно точно воспроизводит поведение парсера. Например, так делает IDLE. Самый простой способ сделать это в C – вызвать [`PyRun_InteractiveLoop()`](https://python-all.ru/2.7/c-api/veryhigh.html#c.PyRun_InteractiveLoop) (возможно, в отдельном потоке) и позволить интерпретатору Python обработать ввод за вас. Также можно установить `PyOS_ReadlineFunctionPointer()` так, чтобы он указывал на вашу пользовательскую функцию ввода. Дополнительные подсказки см. в `Modules/readline.c` и `Parser/myreadline.c`. Однако иногда приходится запускать встроенный интерпретатор Python в том же потоке, что и остальное приложение, и нельзя позволять [`PyRun_InteractiveLoop()`](https://python-all.ru/2.7/c-api/veryhigh.html#c.PyRun_InteractiveLoop) останавливаться в ожидании ввода пользователя. Одно из решений – вызвать `PyParser_ParseString()` и проверить, равно ли `e.error` `E_EOF`, что означает, что ввод неполный. Вот пример фрагмента кода, не проверенный, вдохновлённый кодом Алекса Фарбера: ```c #include #include #include #include #include #include int testcomplete(char *code) /* код должен заканчиваться на \n */ /* возвращает -1 при ошибке, 0 при неполном коде, 1 при завершённом */ { node *n; perrdetail e; n = PyParser_ParseString(code, &_PyParser_Grammar, Py_file_input, &e); if (n == NULL) { if (e.error == E_EOF) return 0; return -1; } PyNode_Free(n); return 1; } ``` Другое решение – попробовать скомпилировать полученную строку с помощью [`Py_CompileString()`](https://python-all.ru/2.7/c-api/veryhigh.html#c.Py_CompileString). Если она компилируется без ошибок, выполнить возвращённый объект кода вызовом [`PyEval_EvalCode()`](https://python-all.ru/2.7/c-api/veryhigh.html#c.PyEval_EvalCode). В противном случае сохранить ввод для последующей обработки. Если компиляция не удалась, выяснить, является ли это ошибкой или требуется ещё ввод, извлекая строку сообщения из кортежа исключения и сравнивая её со строкой «unexpected EOF while parsing». Вот полный пример с использованием библиотеки GNU readline (возможно, стоит игнорировать **SIGINT** при вызове readline()): ```c #include #include #include #include #include #include int main (int argc, char* argv[]) { int i, j, done = 0; /* длины строки и кода */ char ps1[] = ">>> "; char ps2[] = "... "; char *prompt = ps1; char *msg, *line, *code = NULL; PyObject *src, *glb, *loc; PyObject *exc, *val, *trb, *obj, *dum; Py_Initialize (); loc = PyDict_New (); glb = PyDict_New (); PyDict_SetItemString (glb, "__builtins__", PyEval_GetBuiltins ()); while (!done) { line = readline (prompt); if (NULL == line) /* нажата Ctrl-D */ { done = 1; } else { i = strlen (line); if (i > 0) add_history (line); /* сохранять непустые строки */ if (NULL == code) /* в коде пока ничего нет */ j = 0; else j = strlen (code); code = realloc (code, i + j + 2); if (NULL == code) /* недостаточно памяти */ exit (1); if (0 == j) /* код был пуст, поэтому */ code[0] = '\0'; /* чтобы strncat работал корректно */ strncat (code, line, i); /* добавить строку к коду */ code[i + j] = '\n'; /* добавить '\n' к коду */ code[i + j + 1] = '\0'; src = Py_CompileString (code, "", Py_single_input); if (NULL != src) /* скомпилировано успешно - */ { if (ps1 == prompt || /* ">>> " или */ '\n' == code[i + j - 1]) /* "... " и двойной '\n' */ { /* поэтому выполнить его */ dum = PyEval_EvalCode ((PyCodeObject *)src, glb, loc); Py_XDECREF (dum); Py_XDECREF (src); free (code); code = NULL; if (PyErr_Occurred ()) PyErr_Print (); prompt = ps1; } } /* синтаксическая ошибка или E_EOF? */ else if (PyErr_ExceptionMatches (PyExc_SyntaxError)) { PyErr_Fetch (&exc, &val, &trb); /* сбрасывает исключение! */ if (PyArg_ParseTuple (val, "sO", &msg, &obj) && !strcmp (msg, "unexpected EOF while parsing")) /* E_EOF */ { Py_XDECREF (exc); Py_XDECREF (val); Py_XDECREF (trb); prompt = ps2; } else /* какая-то другая синтаксическая ошибка */ { PyErr_Restore (exc, val, trb); PyErr_Print (); free (code); code = NULL; prompt = ps1; } } else /* какая-то не-синтаксическая ошибка */ { PyErr_Print (); free (code); code = NULL; prompt = ps1; } free (line); } } Py_XDECREF(glb); Py_XDECREF(loc); Py_Finalize(); exit(0); } ``` ## [Как найти неопределённые символы g++ \_\_builtin\_new или \_\_pure\_virtual?](https://python-all.ru/2.7/faq/extending.html#id19) Для динамической загрузки модулей расширения g++ необходимо перекомпилировать Python, перекомпоновать его с помощью g++ (измените LINKCC в Makefile модулей Python) и скомпоновать модуль расширения с помощью g++ (например, `g++ -shared -o mymodule.so mymodule.o`). ## [Можно ли создать класс объектов, в котором одни методы реализованы на C, а другие – на Python (например, через наследование)?](https://python-all.ru/2.7/faq/extending.html#id20) Да, можно наследовать от встроенных классов, таких как [`int`](https://python-all.ru/2.7/library/functions.html#int), `list`, [`dict`](https://python-all.ru/2.7/library/stdtypes.html#dict) и т.д. Библиотека Boost.Python (BPL, [http://www.boost.org/libs/python/doc/index.html](https://python-all.ru/2.7/faq/extending.html)) предоставляет способ сделать это из C++ (т.е. вы можете наследоваться от класса расширения, написанного на C++, с помощью BPL). ## [Почему при импорте модуля X возникает ошибка «undefined symbol: PyUnicodeUCS2\*»?](https://python-all.ru/2.7/faq/extending.html#id21) Используется версия Python с 4-байтовым представлением символов Unicode, но некоторый модуль расширения на C, который импортируется, был скомпилирован с помощью Python, использующего 2-байтовое представление (по умолчанию). Если же имя неопределённого символа начинается с `PyUnicodeUCS4`, проблема обратная: Python был собран с использованием двухбайтовых символов Unicode, а модуль расширения скомпилирован с Python, использующим четырёхбайтовые символы Unicode. Это легко может произойти при использовании предварительно собранных пакетов расширений. В частности, RedHat Linux 7.x поставлял бинарный файл «python2», скомпилированный с четырёхбайтовым Unicode. Это вызывает сбой при связывании, только если расширение использует любую из функций `PyUnicode_*()`. Проблема также возникает, если расширение использует любые форматные спецификаторы, связанные с Unicode, для [`Py_BuildValue()`](https://python-all.ru/2.7/c-api/arg.html#c.Py_BuildValue) (или аналогичных) или спецификации параметров для [`PyArg_ParseTuple()`](https://python-all.ru/2.7/c-api/arg.html#c.PyArg_ParseTuple). Размер символа Unicode, используемого интерпретатором Python, можно определить по значению sys.maxunicode: ```pycon >>> import sys >>> if sys.maxunicode > 65535: ... print 'UCS4 build' ... else: ... print 'UCS2 build' ``` Единственный способ решить эту проблему – использовать модули расширения, скомпилированные с двоичным файлом Python, собранным с тем же размером символов Unicode.