如何从 C 扩展中引发 Python 异常答案

【问题标题】：How to raise Python exception from a C extension如何从 C 扩展中引发 Python 异常
【发布时间】：2015-11-05 18:45:14
【问题描述】：

我想从 C 扩展中引发 KeyboardInterrupt。

在 C 中，我通过下面的 + setup.py 创建了一个名为 siginfo 的模块：

static void siginfo_handler(int signum, siginfo_t *siginfo, void *context) {
    printf("got signal from '%d'", siginfo->si_pid);

    //raise(PyExc_KeyboardInterrupt) <--- i want to raise keyboard interrupt here
}

static PyObject * siginfo_register(PyObject *self, PyObject *args) {
    struct sigaction act;
    memset(&act, '\0', sizeof(act));
    act.sa_sigaction = &siginfo_handler;
    act.sa_flags = SA_SIGINFO;
    sigaction(SIGINT, &act, NULL);

    PY_RETURN_NONE;
}

static PyMethodDef SiginfoMethods[] = {
   //blah blah filled out
};
PyMODINIT_FUNC initsiginfo(void) {
   //blah blah filled out
}

在 Python 中：

import siginfo
import os
siginfo.register()

print "talk to me with kill -SIGINT %d" % os.getpid()

try:
    while True:
        time.sleep(1)
except KeyboardInterrupt:
    print 'got keybaord interrupt'

C 扩展可以很好地捕获 SIGINT，但我不知道如何从中引发 Python 异常，以便可以在 Python 代码中捕获它。

有什么想法吗？

编辑：
我发现我可以通过以下方式引发 KeyboardInterrupt：

PyErr_SetString(PyExc_KeyboardInterrupt, "SIGINT received");

但如果我在信号处理程序中引发它，它确实会出现段错误。

如果它在其他函数中引发，它不会出现段错误。

为什么我不能在信号处理程序中提高它？

【问题讨论】：

我不确定有什么方法可以让它工作。当然不是来自信号处理程序。
@IgnacioVazquez-Abrams 它当然可以通过信号处理程序工作。

标签： python c exception signals python-c-extension

【解决方案1】：

在收到信号时，您只是没有处于执行 Python 代码的状态。在引发错误之前，您需要获取GIL：

static void siginfo_handler(int signum, siginfo_t *siginfo, void *context) {
    printf("got signal from '%d'\n", siginfo->si_pid);
    PyGILState_STATE gstate = PyGILState_Ensure();
    PyErr_SetString(PyExc_KeyboardInterrupt, "SIGINT received");
    PyGILState_Release(gstate);
}

【讨论】：

这不能可靠地工作。它在大多数情况下都有效，但它几乎可以保证不可预测和不可重现的问题和崩溃。信号处理程序只允许调用async-signal-safe functions。信号处理者不应该分配内存，甚至不应该调用printf()。信号处理程序绝对不应调用任何 Python C/API，除非特别允许这样做。
这对我很有用。没有任何问题。但我确实担心上述评论在说什么。虽然@user99279 我不完全理解
@ealeon Python 有a library 用于设置信号处理程序。也许改用这个。这可能需要更多的工作，但更安全。
@ealeon 信号处理程序在与普通代码相同的线程中被异步调用。它可以在任何操作的中间触发。例如，PyErr_SetString() 函数创建字符串的副本并为其分配内存。如果常规程序在相同的确切时间分配内存，则可能会导致内存损坏，而这种损坏只会在很久以后才暴露出来。这显然是概率性的，你得到的信号越多，它发生的可能性就越大。
@ealeon 我可以建议您描述一下您的更高级别的目标。也就是说，您试图实现什么导致需要正常 Python 信号处理无法提供的异常？

【解决方案2】：

您不能从信号处理程序内部调用任意 Python C/API 函数。信号处理程序的功能极其有限。有关详细信息，请参阅 here 和 here。

Python 通过一个非常简单的信号处理程序来处理它，该处理程序将volatile sig_atomic_t 类型的变量设置为 1。解释器会定期检查此变量，如果设置为，则会引发 Python 异常作为常规控制流的一部分1.

主要问题是当解释器调用需要很长时间执行的 C 代码时。在 C 代码返回之前不会引发异常。

幸运的是，这种情况不会经常发生，因为大多数系统调用在传递信号时都会中断。在以下程序中（与您的程序非常相似），对time.sleep() 的调用将被信号中断，控制将返回到引发异常的 Python 代码。

import time
try:
    while True:
        time.sleep(1)
except KeyboardInterrupt:
    print 'got keybaord interrupt'

【讨论】：