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c++ - 如何在 Cython 中正确管理 C++ 对象的生命周期?

转载 作者:IT老高 更新时间:2023-10-28 20:55:53 28 4
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在为 C++ 库编写 Cython 包装器时,我遇到了一个不清楚如何正确决定何时删除某些 C++ 实例的情况。

C++ 库看起来像这样:

#include <stdio.h>
#include <string.h>

class Widget {
char *name;
public:
Widget() : name(strdup("a widget")) {}
~Widget() { printf("Widget destruct\n"); }
void foo() { printf("Widget::foo %s\n", this->name); }
};

class Sprocket {
private:
Widget *important;

public:
Sprocket(Widget* important) : important(important) {}
~Sprocket() { important->foo(); }
};

这个库的一个重要方面是 Sprocket 析构函数使用它给出的 Widget*,所以 Widget 一定不能被破坏直到 Sprocket 之后。

我编写的 Cython 包装器如下所示:

cdef extern from "somelib.h":
cdef cppclass Widget:
pass

cdef cppclass Sprocket:
Sprocket(Widget*)


cdef class PyWidget:
cdef Widget *thisptr

def __init__(self):
self.thisptr = new Widget()

def __dealloc__(self):
print 'PyWidget dealloc'
del self.thisptr


cdef class PySprocket:
cdef PyWidget widget
cdef Sprocket *thisptr

def __init__(self, PyWidget widget):
self.widget = widget
self.thisptr = new Sprocket(self.widget.thisptr)


def __dealloc__(self):
print 'PySprocket dealloc with widget', self.widget
del self.thisptr

像这样构建 Python 构建后:

$ cython --cplus somelib.pyx 
$ g++ -I/usr/include/python2.6 -L/usr/lib somelib.cpp -shared -o somelib.so
$

在微不足道的情况下,它似乎可以工作:

$ python -c 'from somelib import PyWidget, PySprocket
spr = PySprocket(PyWidget())
del spr
'
PySprocket dealloc with widget <somelib.PyWidget object at 0xb7537080>
Widget::foo a widget
PyWidget dealloc
Widget destruct
$

cdef Widget 字段使 PyWidget 保持事件状态,直到 PySprocket.__dealloc__ 销毁 Sprocket。但是,一旦涉及到 Python 垃圾收集,Cython 为 PySprocket 构造的 tp_clear 函数就会搞砸:

$ python -c 'from somelib import PyWidget, PySprocket
class BadWidget(PyWidget):
pass
widget = BadWidget()
sprocket = PySprocket(widget)
widget.cycle = sprocket
del widget
del sprocket
'
PyWidget dealloc
Widget destruct
PySprocket dealloc with widget None
Widget::foo ��h�

由于存在引用循环,垃圾收集器调用 tp_clear 来尝试打破循环。 Cython 的 tp_clear 删除对 Python 对象的所有引用。只有在这种情况发生后,PySprocket.__dealloc__ 才能运行。

Cython 文档 warns about __dealloc__ (虽然我花了一段时间才知道它在谈论什么条件,因为它没有详细说明)。所以也许这种做法是完全无效的。

Cython 可以支持这个用例吗?

作为(我希望是)一个临时解决方法,我已经转向一种看起来像这样的方法:

cdef class PySprocket:
cdef void *widget
cdef Sprocket *thisptr

def __init__(self, PyWidget widget):
Py_INCREF(widget)
self.widget = <void*>widget
self.thisptr = new Sprocket(self.widget.thisptr)


def __dealloc__(self):
del self.thisptr
Py_DECREF(<object>self.widget)

换句话说,对 Cython 隐藏引用,使其在 __dealloc__ 中仍然有效,并手动对其进行引用计数。

最佳答案

cdef extern from "somelib.h":
cdef cppclass Widget:
pass

cdef cppclass Sprocket:
Sprocket(Widget*)


cdef class PyWidget:
cdef Widget *thisptr
cdef set sprockets

def __init__(self):
self.thisptr = new Widget()
self.sprockets = set()

def __dealloc__(self):
print 'PyWidget dealloc'
#PyWidget knows the sprockets and notifies them on destroy
sprockets_to_dealloc = self.sprockets.copy()
#with this solution spr items can call back to detach
for spr in sprockets_to_dealloc:
del spr
del self.thisptr

def attach(PySprocket spr):
print 'PySprocket attach'
self.sprockets.add(spr)

def detach(PySprocket spr):
print 'PySprocket detach'
self.sprockets.remove(spr)

cdef class PySprocket:
cdef PyWidget widget
cdef Sprocket *thisptr

def __init__(self, PyWidget widget):
self.thisptr = new Sprocket(widget.thisptr)
#You should be sure here that the widget exists
widget.attach(self)
self.widget = widget

def __dealloc__(self):
self.widget.detach(self)
del self.thisptr

我稍后回来查看我写的内容,因为我很累,但重要的是:关键是你想要在销毁 Widget 时通知 Sprockets,反之亦然。

这是一个通用的解决方案,可以调整。

您还必须包括错误处理,我已经完全跳过了。与垃圾收集器无关,您的代码中存在设计问题。

编辑:这些代码是等价的:
一个

class BadWidget(PyWidget):
pass
widget = BadWidget()
sprocket = PySprocket(widget)
widget.cycle = sprocket ###1
del widget ###2
del sprocket

B

class BadWidget(PyWidget):
pass
widget = BadWidget()
sprocket = PySprocket(widget)
sprocket.widget.cycle = sprocket ###1
del sprocket.widget ###2
del sprocket

###2 将调用 sprocket.widget.__deallocate__() 并且它不会释放 sprocket.widget.cycle,所以链轮将在小部件中存活

关于c++ - 如何在 Cython 中正确管理 C++ 对象的生命周期?,我们在Stack Overflow上找到一个类似的问题: https://stackoverflow.com/questions/4501938/

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