线程化的Python与C绑定同步

Question

我正在为我自己的一个实时C库实现Python绑定。我了解到，Python中的线程并不是真正的线程，它们并不能真正并行运行（因为有一个叫做全局解释器锁的东西）。不过，我还是需要考虑以下情况。

想象一下下面这个C函数：

int stoppable_lock(mutex *m, bool *stop)
{
    while (!stop || !*stop)
        if (timed_lock(m, SOME_TIME) == SUCCESS)
            return SUCCESS;
    return DIDNT_LOCK;
}

这个函数会等待一个互斥锁，但通过使用stop，可以被取消。在最简单的情况下，无论其他使用这个互斥锁的线程发生什么（比如它们在持有锁的时候意外终止），我都希望能够优雅地停止使用这个函数的线程。

我的问题是，如何为这个函数编写一个Python的包装器。通过解析参数（使用PyArg_ParseTuple），我可以获取到互斥锁，这没问题。然而，能传递给这个函数的参数类型似乎只有字符串、数字和对象。前两种显然不能替代bool *，而且我怀疑为bool *编写一个包装器是否是个好主意。

我的问题是，如何获取一个参数，它是一个变量的引用（与其他Python线程共享），而不仅仅是它的一个副本？

这是我缺失的部分的函数（用于像mutex.stoppable_lock(stop)这样的用法）：

static PyObject *_stoppable_lock(_mutex *obj, PyObject *args)
{
    int ret;
    BOOL_STAR stop;
    if (!PyArg_ParseTuple(args, "?", &stop))
    {
        PyErr_SetString(PyExc_ValueError, "Usage: mutex.stoppable_lock(BOOL_STAR)");
        return NULL;
    }
    ret = stoppable_lock(obj->orig, stop);
    if (_set_exception(ret))
        return NULL;
    Py_RETURN_NONE;
}

在这里，我不知道BOOL_STAR和"?"应该是什么。

Answer 1

Python中的线程是真正的线程（至少在CPython中，对于大多数线程实现的后端来说是这样的）。不过你说得对，由于有个叫做GIL的东西，Python代码本身是不能并行运行的，尽管很多函数（特别是输入输出相关的）是可以的。

关于你的主要问题：如果你想直接跟随C语言的实现逻辑（有一个指向布尔值的引用），NPE已经说过了：你可以把它放在一个可变对象里面，比如：

class MutableBool:
    value = False

否则，整个stoppable_lock的代码也可以很容易地用Python重新实现，这样可能会更简单明了。

Answer 2

我的问题是，我怎么才能获取一个参数，这个参数是指向一个变量的引用（这个变量是和其他Python线程共享的），而不仅仅是它的一个副本呢？

你可以把 stop 放在一个可变对象里，然后传递这个对象的引用。

Answer 3

你需要为 bool 创建一个包装类型，并且要有 Python 的修改函数来处理里面的值。如果你不想自己创建一个类型，并且相信 C 语言中的 _Bool 和 C++ 的 bool 是一样的，那么你可以使用 ctypes.c_bool。这样的话，Python 脚本可以这样写：

   stop = ctypes.c_bool(False)
   stoppable_lock(mutex, ctypes.addressof(stop))

然后其他线程可以通过 stop.value = True 来修改这个值。扩展模块会期待一个长整型，然后把它转换成一个指针。如果你想要更安全一些的类型检查，就需要自己创建一个 bool 的包装类型。