# 5. Windows 上での C および C++ 拡張モジュールのビルド

この章では Windows 向けの Python 拡張モジュールを Microsoft Visual C++ を使って作成する方法について簡単に述べ、その後に拡張モジュールのビルドがどのように動作するのかについて詳しい背景を述べます。この説明は、Python 拡張モジュールを作成する Windows プログラマと、Unix と Windows の双方でうまくビルドできるようなソフトウェアの作成に興味がある Unix プログラマの双方にとって有用です。

モジュールの作者には、この節で説明している方法よりも、distutils によるアプローチで拡張モジュールをビルドするよう勧めます。また、Python をビルドした際に使われた C コンパイラが必要です; 通常は Microsoft Visual C++です。

注釈

この章では、Python のバージョン番号が符号化されて入っているたくさんのファイル名について触れます。これらのファイル名は `XY` で表されるバージョン名付きで表現されます; `'X'` は使っている Python リリースのメジャーバージョン番号、`'Y'` はマイナーバージョン番号です。例えば、Python 2.2.1 を使っているなら、`XY` は実際には `22` になります。

## 5.1. 型どおりのアプローチ

There are two approaches to building extension modules on Windows, just as there are on Unix: use the `setuptools` package to control the build process, or do things manually. The setuptools approach works well for most extensions; documentation on using `setuptools` to build and package extension modules is available in setuptools による C および C++ 拡張のビルド. If you find you really need to do things manually, it may be instructive to study the project file for the winsound standard library module.

## 5.2. Unix と Windows の相違点

Unix と Windows では、コードの実行時読み込みに全く異なるパラダイムを用いています。動的ロードされるようなモジュールをビルドしようとする前に、自分のシステムがどのように動作するか知っておいてください。

Unix では、共有オブジェクト (`.so`) ファイルにプログラムが使うコード、そしてプログラム内で使う関数名やデータが入っています。ファイルがプログラムに結合されると、これらの関数やデータに対するファイルのコード内の全ての参照は、メモリ内で関数やデータが配置されている、プログラム中の実際の場所を指すように変更されます。これは基本的にはリンク操作にあたります。

Windows では、動的リンクライブラリ (`.dll`) ファイルにはぶら下がり参照 (dangling reference) はありません。その代わり、関数やデータへのアクセスはルックアップテーブルを介します。従って DLL コードの場合、実行時にポインタがプログラムメモリ上の正しい場所を指すように修正する必要はありません; その代わり、コードは常に DLL のルックアップテーブルを使い、ルックアップテーブル自体は実行時に実際の関数やデータを指すように修正されます。

Unix には、唯一のライブラリファイル形式 (`.a`) しかありません。 `.a` ファイルには複数のオブジェクトファイル (`.o`) 由来のコードが入っています。共有オブジェクトファイル (`.so`) を作成するリンク処理の段階中に、リンカは定義場所の不明な識別子に遭遇することがあります。このときリンカはライブラリ内のオブジェクトファイルを検索します; もし識別子が見つかると、リンカはそのオブジェクトファイルから全てのコードを取り込みます。

Windows では、二つの形式のライブラリ、静的ライブラリとインポートライブラリがあります (どちらも `.lib` と呼ばれています)。静的ライブラリは Unix における `.a` ファイルに似ています; このファイルには、必要に応じて取り込まれるようなコードが入っています。インポートライブラリは、基本的には特定の識別子が不正ではなく、 DLL がロードされた時点で存在することを保証するためにだけ使われます。リンカはインポートライブラリからの情報を使ってルックアップテーブルを作成し、DLL に入っていない識別子を使えるようにします。アプリケーションや DLL がリンクされるさい、インポートライブラリが生成されることがあります。このライブラリは、アプリケーションや DLL 内のシンボルに依存するような、将来作成される全ての DLL で使うために必要になります。

二つの動的ロードモジュール、B と C を作成し、別のコードブロック A を共有するとします。Unix では、 `A.a` を `B.so` や `C.so` をビルドするときのリンカに渡したりは しません ; そんなことをすれば、コードは二度取り込まれ、B と C のそれぞれが自分用のコピーを持ってしまいます。 Windows では、 `A.dll` をビルドすると `A.lib` もビルドされます。 B や C のリンクには `A.lib` を渡します。 `A.lib` にはコードは入っていません; 単に A のコードにアクセスするするために実行時に用いられる情報が入っているだけです。

Windows ではインポートライブラリの使用は `import spam` とするようなものです; この操作によって spam の名前にアクセスできますが、コードのコピーを個別に作成したりはしません。Unix では、ライブラリとのリンクはむしろ `from spam import *` に似ています; この操作では個別にコードのコピーを生成します。

Py_NO_LINK_LIB

  Turn off the implicit, `#pragma`-based linkage with the Python library, performed inside CPython header files.

  Added in version 3.14.

## 5.3. DLL 使用の実際

Windows Python is built in Microsoft Visual C++; using other compilers may or may not work. The rest of this section is MSVC++ specific.

When creating DLLs in Windows, you can use the CPython library in two ways:

1. By default, inclusion of `PC/pyconfig.h` directly or via `Python.h` triggers an implicit, configure-aware link with the library. The header file chooses `pythonXY_d.lib` for Debug, `pythonXY.lib` for Release, and `pythonX.lib` for Release with the Limited API enabled.

   To build two DLLs, spam and ni (which uses C functions found in spam), you could use these commands:

       cl /LD /I/python/include spam.c
       cl /LD /I/python/include ni.c spam.lib

   The first command created three files: `spam.obj`, `spam.dll` and `spam.lib`. `Spam.dll` does not contain any Python functions (such as `PyArg_ParseTuple()`), but it does know how to find the Python code thanks to the implicitly linked `pythonXY.lib`.

   二つ目のコマンドでは、 `ni.dll` (および `.obj` と `.lib`) ができ、このライブラリは spam と Python 実行形式中の必要な関数をどうやって見つければよいか知っています。

2. Manually by defining `Py_NO_LINK_LIB` macro before including `Python.h`. You must pass `pythonXY.lib` to the linker.

   To build two DLLs, spam and ni (which uses C functions found in spam), you could use these commands:

       cl /LD /DPy_NO_LINK_LIB /I/python/include spam.c ../libs/pythonXY.lib
       cl /LD /DPy_NO_LINK_LIB /I/python/include ni.c spam.lib ../libs/pythonXY.lib

   最初のコマンドで、三つのファイル: `spam.obj` 、 `spam.dll` および `spam.lib` ができます。 `Spam.dll` には (`PyArg_ParseTuple()` のような) Python 関数は全く入っていませんが、 `pythonXY.lib` のおかげで Python コードを見つけることはできます。

   二つ目のコマンドでは、 `ni.dll` (および `.obj` と `.lib`) ができ、このライブラリは spam と Python 実行形式中の必要な関数をどうやって見つければよいか知っています。

全ての識別子がルックアップテーブル上に公開されるわけではありません。他のモジュール (Python 自体を含みます) から、自作の識別子が見えるようにするには、`void _declspec(dllexport) initspam(void)` や `PyObject _declspec(dllexport) *NiGetSpamData(void)` のように、`_declspec(dllexport)` で宣言せねばなりません。

Developer Studio will throw in a lot of import libraries that you do not really need, adding about 100K to your executable. To get rid of them, use the Project Settings dialog, Link tab, to specify ignore default libraries. Add the correct `msvcrtxx.lib` to the list of libraries.