从 C 代码调用 Cython 函数会引发分段错误

Question

我正在尝试在 C 程序中调用 cython (cdef) 函数。当 cdef 函数包含 python 语句时，例如print(0.5) 或 python (def) 函数，调用 (cdef) 函数会引发分段错误。

.pyx 文件：

# cython: language_level=3

cdef public double PI = 3.1415926

cdef public double get_e():
    print("calling get_e()")
    return 2.718281828

.c 文件：

#include "Python.h"
#include "transcendentals.h"
#include <math.h>
#include <stdio.h>

int main(int argc, char **argv) {
  Py_Initialize();
  PyInit_transcendentals();
  printf("pi**e: %f\n", pow(PI, get_e()));
  Py_Finalize();
  return 0;
}

编译命令：

cython transcendentals.pyx

gcc -I. -I/usr/include/python3.5m -I/usr/include/python3.5m \
-Wno-unused-result -Wsign-compare \
-g -fstack-protector-strong -Wformat \
-Werror=format-security -DNDEBUG -g \
-fwrapv -O3 -Wall -Wstrict-prototypes \
-L/usr/lib/python3.5/config-3.5m-x86_64-linux-gnu \
-L/usr/lib transcendentals.c main.c \
-lpython3.5m -lpthread -ldl -lutil -lm -Xlinker \
-export-dynamic -Wl,-O1 -Wl,-Bsymbolic-functions

当我删除 get_e 函数的打印语句时，不会引发分段错误。但 PI 的值为 0。

Answer 1

我猜你正在使用 Cython 0.29。 Since 0.29, PEP-489 多阶段模块初始化已为 Python 版本 >=3.5 启用。这意味着，正如您所经历的那样，使用 PyInit_XXX 已经不够了。

Cython's documentation 建议使用inittab mechanism，即您的main-function 应该类似于：

#include "Python.h"
#include "transcendentals.h"
#include <math.h>
#include <stdio.h>

int main(int argc, char **argv) {
  int status=PyImport_AppendInittab("transcendentals", PyInit_transcendentals);
  if(status==-1){
    return -1;//error
  } 
  Py_Initialize();
  PyObject *module = PyImport_ImportModule("transcendentals");

  if(module==NULL){
     Py_Finalize();
     return -1;//error
  }
  
  printf("pi**e: %f\n", pow(PI, get_e()));
  Py_Finalize();
  return 0;
}

另一种恢复旧行为的可能性是定义宏CYTHON_PEP489_MULTI_PHASE_INIT=0，从而覆盖默认值，例如编译时在命令行上将-DCYTHON_PEP489_MULTI_PHASE_INIT=0 传递给gcc。

Answer 2

这似乎是一个错误（或者至少是 Python3.7 的问题）。

我在我的 Arch Linux 上使用 Python3.7 测试了你的示例。

让我好奇的第一件事是编译这一步花了多长时间：

gcc -I. -I/usr/include/python3.7m -I/usr/include/python3.7m -Wno-unused-result \
-Wsign-compare -g -fstack-protector-strong -Wformat -Werror=format-security -g \
-fwrapv -O0 -Wall -Wstrict-prototypes -L/usr/lib/python3.7/config-3.7m-x86_64-linux-gnu \
-L/usr/lib transcendentals.c main.c -lpython3.7m -lpthread -ldl -lutil -lm

我有一台不那么糟糕的电脑，但我花了几分钟才完成这个编译。奇怪。

在运行./a.out 时，我也遇到了分段错误，就像你一样。

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于是，我决定用Python2.7测试（稍作修改：将main中的PyInit_transcendentals改为inittranscendentals），如下图：

gcc -I. -I/usr/include/python2.7 -I/usr/include/python2.7 -Wno-unused-result \
-Wsign-compare -g -fstack-protector-strong -Wformat -Werror=format-security \
-g -fwrapv -O0 -Wall -Wstrict-prototypes -L/usr/lib/python2.7/config-2.7-x86_64-linux-gnu \
-L/usr/lib transcendentals.c main.c -lpython2.7 -lpthread -ldl -lutil -lm

编译是即时的。

我跑了./a.out，结果是：

调用 get_e():2.718282调用 get_e()
pi**e：22.459157

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然后为了确定，这与您可能使用的任何标志无关，也不是数学库或其他东西在这里会产生影响，我用一个非常简单的“hello world”重复了测试" 示例如下所示。

• main.c

#include <Python.h>
#include "hello.h"

int main() {
  Py_Initialize();
  inithello();
  hello();
  Py_Finalize();
  return 0;
}

• 你好.c

# cython: language_level=2

cdef public hello():
    print "hello!"

那么，

cython hello.pyx
cc -c *.c -I /usr/include/python2.7/
cc -L /usr/lib/python2.7/ -lpython2.7 -ldl *.o -o main
./main

输出是，

你好！

另一方面，使用 Python3.7 重新编译（将 inithello 更改为 PyInit_hello 后）会得到以下输出：

cc -c *.c -I /usr/include/python3.7m/
cc -L /usr/lib/python3.7/ -lpython3.7m -ldl *.o -o main
./main

分段错误（核心转储）