python - 如何使用 Python 3 通过 C API 定义带有方法的新类？

Question

简短版本:如果我们在 Python 3 中使用 PyObject_CallFunctionObjArgs 和 PyType_Type 作为 PyClass_New 的替代品，那么必须在创建类之前填充字典。但是，PyMethod_New 要求在创建方法之前先了解该类。在 Python 3 中，我们如何向新类的字典中添加方法？

在Python 2中，我习惯用PyClass_New定义新类。这是一个最小的工作示例(针对 Python 2)，其中我使用方法 hello 定义了一个新类 example.MyClass:

#include <Python.h>
#include <stdio.h>

PyObject *
callback(PyObject *obj, PyObject *args)
{
    printf("Hello world!\n");
    return Py_None;
}

int
main(int argc, char *argv[])
{
    Py_SetProgramName(argv[0]);
    Py_Initialize();
    PyObject *module = PyModule_New("example");
    PyDict_SetItemString(PyImport_GetModuleDict(), "example", module);
    PyObject *dict = PyDict_New();
    PyObject *classname = PyBytes_FromString("MyClass");
    PyObject *class = PyClass_New(PyTuple_New(0), dict, classname);
    PyMethodDef method_def;
    method_def.ml_name = "method_closure";
    method_def.ml_meth = callback;
    method_def.ml_flags = 1;
    method_def.ml_doc = "Method closure";
    PyObject *closure = PyCFunction_New(&method_def, NULL);
    PyObject *method = PyMethod_New(closure, NULL, class);
    PyDict_SetItemString(dict, "hello", method);
    PyModule_AddObject(module, "MyClass", class);
    PyRun_SimpleString("from example import MyClass\nMyClass().hello()");
    Py_Finalize();
    return 0;
}

PyClass_New 已从 Python 3 C API 中删除。我读到 PyObject_CallFunctionObjArgs 可以用作替换，例如在以下问题的答案中:What is the PyClass_New equivalent in Python 3?

但是，PyObject_CallFunctionObjArgs 用作最后一个参数的字典似乎在创建新类期间被复制:实际上，之前设置为 dict 的字段调用 PyObject_CallFunctionObjArgs 在类的实例中可用，但在调用后设置的字段中不可用。这阻止我们像上面那样使用 PyMethod_New ，因为在创建方法之前必须知道该类，但在创建类之前必须将该方法添加到 dict 中。

这个依赖循环可以通过使用PyInstanceMethod_new来解决，因为后者不获取类的引用。因此我得到了以下工作示例(对于Python 3，我只给出了main的代码，序言和回调与第一个示例中的相同)。

int
main(int argc, char *argv[])
{
    wchar_t progname[FILENAME_MAX + 1];
    mbstowcs(progname, argv[0], strlen(argv[0]) + 1);
    Py_SetProgramName(progname);
    Py_Initialize();
    PyObject *module = PyModule_New("example");
    PyDict_SetItemString(PyImport_GetModuleDict(), "example", module);
    PyObject *dict = PyDict_New();
    PyMethodDef method_def;
    method_def.ml_name = "method_closure";
    method_def.ml_meth = callback;
    method_def.ml_flags = 1;
    method_def.ml_doc = "Method closure";
    PyObject *closure = PyCFunction_New(&method_def, NULL);
    PyObject *method = PyInstanceMethod_New(closure);
    PyDict_SetItemString(dict, "hello", method);
    PyObject *classname = PyUnicode_FromString("MyClass");
    PyObject *class = PyObject_CallFunctionObjArgs(
        (PyObject *) &PyType_Type, classname, PyTuple_New(0), dict);
    PyModule_AddObject(module, "MyClass", class);
    PyRun_SimpleString("from example import MyClass\nMyClass().hello()");
    Py_Finalize();
    return 0;
}

但是，我想知道我是否可以使用 PyMethod_new 编写一个更接近 Python 2 版本的解决方案:应该可以在创建类后动态更改类以添加新方法，但我不知道该怎么做。

Answer 1

您实际上并没有使用 C API 来创建类型。

通过 C API 定义类型的正常方法是将对象的布局定义为 C 结构体，并使用定义其属性的 tp_* 字段声明全局 PyTypeObject 。这记录在Extending and Embedding the Python Interpreter: Defining New Types下。 PyObject_CallFunctionObjArgs 不涉及。

将 PyObject_CallFunctionObjArgs 与 PyType_Type 结合使用类似于在 Python 中手动调用 type 创建类型。在这种情况下，类型的字典不应包含方法对象。就像在 Python 中执行此操作一样，字典应包含 Python 函数对象，并且方法对象将在属性访问时动态创建。