使用 Python C API 時的奇怪內存行為

Question

我正在嘗試通過 C++ 庫使用 Python C API 實現 Python 包裝器。 我需要實現轉換，以便我可以在 Python 和 C++ 中使用對象。 我過去已經這樣做了，但我有一個錯誤，我真的很難解決。

我有一個非常基本的測試功能：

PyObject* convert_to_python() {
    std::cout << "Convert to PyObject" << std::endl;
    long int a = 20;
    PyObject* py_a = PyInt_FromLong(a);
    std::cout << "Convert to PyObject ok" << std::endl;
    return py_a;
}

我在 GoogleTest 宏中調用此函數：

TEST(Wrapper, ConvertTest) {
    PyObject *py_m = convert_to_python();
}

我的輸出是：

Convert to PyObject
Segmentation fault (core dumped)

我還在它上面運行了 valgrind：

valgrind --tool=memcheck --track-origins=yes --leak-check=full ./my_convert

但它沒有給我太多關於它的信息：

Invalid read of size 8
==19030==    at 0x4F70A7B: PyInt_FromLong (in /usr/lib/x86_64-linux-gnu/libpython2.7.so.1.0)
==19030==    by 0x541E6BF: _object* pysmud_from<float>(smu::Matrix<float, 0, 0>&) (smu_type_conversions.cpp:308)
==19030==    by 0x43A144: (anonymous namespace)::Wrapper_ConvertMatrix_Test::Body() (test_wrapper.cpp:12)
==19030==    by 0x43A0C6: (anonymous namespace)::Wrapper_ConvertMatrix_Test::TestBody() (test_wrapper.cpp:10)
==19030==    by 0x465B4D: void testing::internal::HandleSehExceptionsInMethodIfSupported<testing::Test, void>(testing::Test*, void (testing::Test::*)(), char const*) (gtest.cc:2078)
==19030==    by 0x460684: void testing::internal::HandleExceptionsInMethodIfSupported<testing::Test, void>(testing::Test*, void (testing::Test::*)(), char const*) (gtest.cc:2114)
==19030==    by 0x444C05: testing::Test::Run() (gtest.cc:2151)
==19030==    by 0x4454C9: testing::TestInfo::Run() (gtest.cc:2326)
==19030==    by 0x445BEA: testing::TestCase::Run() (gtest.cc:2444)
==19030==    by 0x44CF41: testing::internal::UnitTestImpl::RunAllTests() (gtest.cc:4315)
==19030==    by 0x46712C: bool testing::internal::HandleSehExceptionsInMethodIfSupported<testing::internal::UnitTestImpl, bool>(testing::internal::UnitTestImpl*, bool (testing::internal::UnitTestImpl::*)(), char const*) (gtest.cc:2078)
==19030==    by 0x461532: bool testing::internal::HandleExceptionsInMethodIfSupported<testing::internal::UnitTestImpl, bool>(testing::internal::UnitTestImpl*, bool (testing::internal::UnitTestImpl::*)(), char const*) (gtest.cc:2114)
==19030==  Address 0x0 is not stack'd, malloc'd or (recently) free'd

我認為這段代碼應該可以工作，但我不明白我寫的東西有什么問題。 我是否錯誤地包含或鏈接了 Python 文件和庫？

編輯：沒有錯誤

#include <Python.h>

PyObject* convert_long_int(long int a) {
  PyObject *ret = PyInt_FromLong(a);
  return ret;
}

int main(void) {
  long int a = 65454984;
  PyObject *pya = convert_long_int(a);
  return 0;
}

如果用gcc -o wraptest -I/usr/include/python2.7 wraptest.c -L/usr/lib/x86_64-linux-gnu/ -lpython2.7

初始化有什么作用？

Answer 1

如果省略初始化，我可以在 Ubuntu 16.04 和 Python 2.7 上確認分段錯誤。

看看在另一個應用程序中嵌入 Python ，有這個例子

#include <Python.h>

int
main(int argc, char *argv[])
{
  Py_SetProgramName(argv[0]);  /* optional but recommended */
  Py_Initialize();
  PyRun_SimpleString("from time import time,ctime\n"
                     "print 'Today is',ctime(time())\n");
  Py_Finalize();
  return 0;
}

所以當我做一個等效的最小主

int main()
{
    Py_Initialize();
    PyObject *p = convert_to_python();
    Py_Finalize();
    return 0;
}

它可以正常工作而不會崩潰。

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這兩個例子的區別是

long int a = 20;

和

long int a = 65454984;

我想，它與PyInt_FromLong(long ival) 有關

當前的實現為 -5 到 256 之間的所有整數保留了一個整數對象數組，當您在該范圍內創建一個 int 時，您實際上只是返回對現有對象的引用。

也許 Python 試圖在沒有初始化的情況下訪問未初始化的指針或內存范圍。

當我使用a = 256更改示例時，它崩潰了。 使用a = 257 ，它沒有。

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查看cpython/Objects/intobject.c:79 ，可以看到一個指針數組

static PyIntObject *small_ints[NSMALLNEGINTS + NSMALLPOSINTS];

在PyInt_FromLong(long ival) 的正下方訪問

v = small_ints[ival + NSMALLNEGINTS];
Py_INCREF(v);

但沒有從_PyInt_Init(void)初始化

for (ival = -NSMALLNEGINTS; ival < NSMALLPOSINTS; ival++) {
    if (!free_list && (free_list = fill_free_list()) == NULL)
        return 0;
    /* PyObject_New is inlined */
    v = free_list;
    free_list = (PyIntObject *)Py_TYPE(v);
    (void)PyObject_INIT(v, &PyInt_Type);
    v->ob_ival = ival;
    small_ints[ival + NSMALLNEGINTS] = v;
}

這些指針都是NULL ，導致崩潰。