python - Py_InitModule4()在嵌入式Python解释器(使用Cython)上返回NULL

Question

我正在用Cython编写一个C插件。最后，这应该将Python解释器嵌入到Windows上的iTunes中。为了使其工作，需要一个bootstrapper。它实现了iTunes插件入口点，初始化或完成，或者需要什么，然后调用Cython生成的代码。
我在Windows 7 64Bit和CPython 2.7上使用MinGW gcc 4.6.2。
序言
Windows上的iTunes插件入口点称为iTunesPluginMain。据我所知，实现插件的共享库并不是在iTunes运行时一直保存的，因此一旦调用入口点，就不能存储任何全局变量。这就是为什么iTunes希望开发人员存储一个指向句柄的指针，该句柄在每次调用void*时都被传递。
iTunesPluginMain会调用几个通知，例如初始化和清理。
引导程序如下所示：

/** coding: utf-8
    file:   bootstrap.c
    Copyright (c) 2012 by Niklas Rosenstein

    This file implements the bootstrapper for loading the PyTunes plugin. **/

#include <Python.h>
#include <stdlib.h>
#include <windows.h>
#include <iTunesVisualAPI/iTunesAPI.h>

#include "pytunes.c"

#define EXPORT(type) __declspec(dllexport) type

extern void     initpytunes(void);
extern OSStatus PyTunes_Main(OSType, PluginMessageInfo*, void*);

EXPORT(OSStatus) iTunesPluginMain(OSType message, PluginMessageInfo* msgInfo, void* refCon) {

    OSStatus status             = unimpErr;
    char     handlePyMain       = 1;

    switch(message) {
        case kPluginInitMessage: {
            // Sent to notify the plugin that this is the first time it is loaded
            // and should register itself to iTunes

            char** argv = malloc(sizeof(char*) * 1);
            argv[0]     = malloc(sizeof(char)  * 256);

            // WinAPI call, retrieves the path to iTunes.exe
            GetModuleFileName(0, argv[0], 256);

            // Initialize the Python-interpreter
            Py_SetProgramName(argv[0]);
            PyEval_InitThreads();
            Py_Initialize();
            PySys_SetArgvEx(1, argv, 0);
            handlePyMain = 1;

            free(argv[0]);
            free(argv);
            break;
        }

        case kPluginCleanupMessage: {
            // Sent to cleanup the memory when the plugin gets unload

            status       = PyTunes_Main(message, msgInfo, refCon);
            handlePyMain = 0;
            Py_Finalize();
            break;
        }

        default: break;
    }

    if (handlePyMain != 0) {
        initpytunes();
        status = PyTunes_Main(message, msgInfo, refCon);
    }

    return status;
}

iTunesPluginMain由Cython生成。现在引导程序应该做的是：
确定iTunes想告诉插件什么
如果iTunes通知它初始化，它将通过Windows API调用检索 pytunes.c的路径并初始化Python解释器。
如果iTunes通知它进行清理（例如iTunes关闭），它将完成Python解释器。请注意，“Cython调用”是在这种情况发生之前完成的，并且 iTunes.exe被设置为零，因此当解释器已经完成时不会再次执行它。
如果 handlePyMain未设置为零（表示不应执行Cython调用），则调用由Cython生成的 handlePyMain和 initpytunes。调用 PyTunes_Main是必要的，因为Cython在那里初始化全局变量。 initpytunes是插件功能的Cython实现。
Cython实现
在 PyTunes_Main中实现的对 PyTunes_Main的调用运行顺利。下面的实现在我的桌面上打开一个文件并向其中写入一条消息。

cimport iTunesVisualAPI     as itapi

cdef public itapi.OSStatus PyTunes_Main(itapi.OSType message,
                                        itapi.PluginMessageInfo* msgInfo,
                                        void* refCon):
    fl = open("C:/Users/niklas/Desktop/feedback.txt", "w")
    print >> fl, "Greetings from PyTunes!"
    fl.close()
    return itapi.unimpErr

当我启动iTunes时，会创建文件并将文本写入其中。
pytunes.pyx包含使API可用于Cython的 iTunesVisalAPI.pxd声明，但这在这里不太重要。
问题描述
例如，在Cython中导入 cdef extern from "iTunesVisualAPI/iTunesVisualAPI.h"模块并使用它时，就会出现问题。简单示例：

cimport iTunesVisualAPI     as itapi

import sys

cdef public itapi.OSStatus PyTunes_Main(itapi.OSType message,
                                        itapi.PluginMessageInfo* msgInfo,
                                        void* refCon):
    fl = open("C:/Users/niklas/Desktop/feedback.txt", "w")
    print >> fl, sys
    fl.close()
    return itapi.unimpErr

这会导致iTunes崩溃。这是完整的gdb会话，它将告诉我们实际的问题是什么。

C:\Program Files (x86)\iTunes>gdb -q iTunes.exe
Reading symbols from c:\program files (x86)\itunes\iTunes.exe...(no debugging symbols found)...done.
(gdb) b pytunes.c:553
No symbol table is loaded.  Use the "file" command.
Make breakpoint pending on future shared library load? (y or [n]) y
Breakpoint 1 (pytunes.c:553) pending.
(gdb) r
Starting program: c:\program files (x86)\itunes\iTunes.exe
[New Thread 3244.0x3a8]
[New Thread 3244.0xd90]
[New Thread 3244.0x11c0]
[New Thread 3244.0x125c]
[New Thread 3244.0x1354]
[New Thread 3244.0x690]
[New Thread 3244.0x3d8]
[New Thread 3244.0xdb8]
[New Thread 3244.0xe74]
[New Thread 3244.0xf2c]
[New Thread 3244.0x13c0]
[New Thread 3244.0x1038]
[New Thread 3244.0x12b4]
[New Thread 3244.0x101c]
[New Thread 3244.0x10b0]
[New Thread 3244.0x140]
[New Thread 3244.0x10e4]
[New Thread 3244.0x848]
[New Thread 3244.0x1b0]
[New Thread 3244.0xc84]
[New Thread 3244.0xd5c]
[New Thread 3244.0x12dc]
[New Thread 3244.0x12fc]
[New Thread 3244.0xf84]
warning: ASL checking for logging parameters in environment variable "iTunes.exe.log"

warning: ASL checking for logging parameters in environment variable "asl.log"

BFD: C:\Windows\SysWOW64\WMVCORE.DLL: Warning: Ignoring section flag IMAGE_SCN_MEM_NOT_PAGED in section .reloc

Breakpoint 1, PyTunes_Main (__pyx_v_message=1768843636, __pyx_v_msgInfo=0xd7e798, __pyx_v_refCon=0x0)
    at C:/Users/niklas/Desktop/pytunes/pytunes/build-cython/pytunes.c:553
553       __pyx_t_1 = __Pyx_GetName(__pyx_m, __pyx_n_s__sys); if (unlikely(!__pyx_t_1)) {__pyx_filename = __pyx_f[0]; __pyx_lineno
 = 75; __pyx_clineno = __LINE__; goto __pyx_L1_error;}
(gdb) print __pyx_m
$1 = (PyObject *) 0x0
(gdb) print __pyx_n_s__sys
$2 = (PyObject *) 0x92f42c0
(gdb) print __pyx_t_1
$3 = (PyObject *) 0x0
(gdb) step
__Pyx_GetName (dict=0x0, name=0x92f42c0) at C:/Users/niklas/Desktop/pytunes/pytunes/build-cython/pytunes.c:788
788         result = PyObject_GetAttr(dict, name);
(gdb) step

Program received signal SIGSEGV, Segmentation fault.
0x1e089f57 in python27!PyObject_GetAttr () from C:\Windows\SysWOW64\python27.dll
(gdb)

旁注：第553行是Python语句 sys由Cython处理的行。您可以在 paste.pocoo.org上找到 print >> fl, sys的完整生成源代码。
调试会话告诉我们 pytunes.c与Cython代码中的 __pyx_m_t模块一起在上下文中使用（为什么？）。无论如何，它是一个空指针。它应该在第699行初始化。 sys显然返回NULL，因此应该在 Py_InitModule4内引发ImportError。（您可以在第751行找到相应的 initpytunes实现）。
为了检查这一点，我对代码进行了一些修改，结果在该上下文中是“肯定的”。

    if (handlePyMain != 0) {
        initpytunes();
        if (PyErr_Occurred()) {
            PyObject* exception, *value, *traceback;
            PyErr_Fetch(&exception, &value, &traceback);
            PyObject* errString = PyObject_Str(exception);

            // WinAPI call
            MessageBox(NULL, PyString_AsString(errString), "PyErr_Occurred()?", 0);
            status = paramErr;
        }
        else {
            // WinAPI call
            MessageBox(NULL, "No error, calling PyTunes_Main.", "PyPyErr_Occurred()?", 0);
            status = PyTunes_Main(message, msgInfo, refCon);
        }
    }

问题
你知道还是知道我做错了什么？也许我初始化Python解释器时出错了？最奇怪的是，我有一个工作的原型。但我再也不能让它工作了！（见下文）
参考文献和注释
您可能想查看完整的源代码。您可以找到工作原型 here（ Virustotal）和实际项目 here（ Virustotal）。（两者都链接到mediafire.com）
由于不允许我将itunesvisualdk与它一起发布， here是一个从apple.com下载它的链接。
请不要评论“为什么不使用原型？”或者类似的。它是一个原型，我写的原型脏兮兮的，通常我在重写整个东西时会取得更好的效果。
感谢大家看了这篇文章，仔细阅读，花时间帮助我解决问题。:-)
-尼古拉斯

Answer 1

ImportError表示Python无法导入模块。检查异常的值以查看未找到哪个模块。
Moduleinit函数返回void，因此您应该始终在它之后调用PyErr_Occurred()以检查它是否失败。如果发生错误，您必须处理它，最好以某种方式向用户显示它。如果stdout可用，PyErr_Print()将打印出完整的回溯。
我不确定iTunes插件是如何工作的，但如果它确实在调用之间卸载了DLL，那么Python也将被卸载，其状态将丢失。在每次调用Py_Initialize()时都需要调用Py_Finalize()和iTunesPluginMain()，这意味着所有Python对象也将丢失。很可能不是你想要的。
防止这种情况的一个办法是在kPluginInitMessage中重新打开插件DLL，然后在kPluginCleanupMessage中关闭它。Windows会跟踪进程打开DLL的次数。只有当计数达到0时，才会卸载DLL因此，如果在DLL中调用LoadLibrary()，则计数将增加到2，并且只有在iTunes和代码调用FreeLibrary()之后，DLL才会被卸载。
注意，这只是一个（未经测试的）想法。