# モジュールオブジェクト (module object)

PyTypeObject `PyModule_Type`

  この `PyTypeObject` のインスタンスは Python のモジュールオブジェクト型を表現します。このオブジェクトは、Python プログラムには `types.ModuleType` として公開されています。

int `PyModule_Check`(PyObject *p)

  p がモジュールオブジェクトかモジュールオブジェクトのサブタイプであるときに真を返します。この関数は常に成功します。

int `PyModule_CheckExact`(PyObject *p)

  p がモジュールオブジェクトで、かつ `PyModule_Type` のサブタイプでないときに真を返します。この関数は常に成功します。

PyObject* `PyModule_NewObject`(PyObject *name)
  Return value: New reference.

  `__name__` 属性に name が設定された新しいモジュールオブジェクトを返します。 モジュールの `__name__`, `__doc__`, `__package__`, `__loader__` 属性に値が入っています (`__name__` 以外は全て `None` です); `__file__` 属性に値を入れるのは呼び出し側の責任です。

  バージョン 3.3 で追加.

  バージョン 3.4 で変更: `__package__` と `__loader__` は `None` に設定されます。

PyObject* `PyModule_New`(const char *name)
  Return value: New reference.

  `PyModule_NewObject()` に似ていますが、 name は Unicode オブジェクトではなく UTF-8 でエンコードされた文字列です。

PyObject* `PyModule_GetDict`(PyObject *module)
  Return value: Borrowed reference.

  module の名前空間を実装する辞書オブジェクトを返します; このオブジェクトは、モジュールオブジェクトの `__dict__` 属性と同じものです。 module がモジュールオブジェクト (もしくはモジュールオブジェクトのサブタイプ) でない場合は、 `SystemError` が送出され `NULL` が返されます。

  拡張モジュールでは、モジュールの `__dict__` を直接操作するよりも、 `PyModule_*()` および `PyObject_*()` 関数を使う方が推奨されます。

PyObject* `PyModule_GetNameObject`(PyObject *module)
  Return value: New reference.

  module の `__name__` の値を返します。モジュールがこの属性を提供していない場合や文字列型でない場合、 `SystemError` を送出して `NULL` を返します。

  バージョン 3.3 で追加.

const char* `PyModule_GetName`(PyObject *module)

  `PyModule_GetNameObject()` に似ていますが、 `'utf-8'` でエンコードされた name を返します。

void* `PyModule_GetState`(PyObject *module)

  モジュールの "state"(モジュールを生成したタイミングで確保されるメモリブロックへのポインター) か、なければ `NULL` を返します。 `PyModuleDef.m_size` を参照してください。

PyModuleDef* `PyModule_GetDef`(PyObject *module)

  モジュールが作られる元となった `PyModuleDef` 構造体へのポインタを返します。 モジュールが定義によって作られていなかった場合は `NULL` を返します。

PyObject* `PyModule_GetFilenameObject`(PyObject *module)
  Return value: New reference.

  module の `__file__` 属性をもとに module がロードされたもとのファイル名を返します。もしファイル名が定義されていない場合や、 Unicode 文字列ではない場合、 `SystemError` を発生させて `NULL` を返します。それ以外の場合は Unicode オブジェクトへの参照を返します。

  バージョン 3.2 で追加.

const char* `PyModule_GetFilename`(PyObject *module)

  `PyModule_GetFilenameObject()` と似ていますが、 'utf-8' でエンコードされたファイル名を返します。

  バージョン 3.2 で非推奨: `PyModule_GetFilename()` はエンコードできないファイル名に対しては `UnicodeEncodeError` を送出します。これの代わりに `PyModule_GetFilenameObject()` を使用してください。

## Cモジュールの初期化

通常、モジュールオブジェクトは拡張モジュール (初期化関数をエクスポートしている共有ライブラリ) または組み込まれたモジュール (`PyImport_AppendInittab()` を使って初期化関数が追加されているモジュール) から作られます。 詳細については C および C++ 拡張のビルド または 埋め込まれた Python の拡張 を見てください。

初期化関数は、モジュール定義のインスタンスを `PyModule_Create()` に渡して出来上がったモジュールオブジェクトを返してもよいですし、もしくは定義構造体そのものを返し"多段階初期化"を要求しても構いません。

`PyModuleDef`

  モジュール定義構造体はモジュールオブジェクトを生成するのに必要なすべての情報を保持します。 通常は、それぞれのモジュールごとに静的に初期化されたこの型の変数が1つだけ存在します。

  PyModuleDef_Base `m_base`

    このメンバーは常に `PyModuleDef_HEAD_INIT` で初期化してください。

  const char *`m_name`

    新しいモジュールの名前。

  const char *`m_doc`

    モジュールの docstring。たいてい docstring は `PyDoc_STRVAR` を利用して生成されます。

  Py_ssize_t `m_size`

    モジュールの状態は、静的なグローバルな領域ではなく `PyModule_GetState()` で取得できるモジュールごとのメモリ領域に保持されていることがあります。 これによってモジュールは複数のサブ・インタプリターで安全に使えます。

    このメモリ領域は m_size に基づいてモジュール作成時に確保され、モジュールオブジェクトが破棄されるときに、 `m_free` 関数があればそれが呼ばれた後で解放されます。

    `m_size` に `-1` を設定すると、そのモジュールはグローバルな状態を持つためにサブ・インタープリターをサポートしていないということになります。

    `m_size` を非負の値に設定すると、モジュールは再初期化でき、その状態のために必要となる追加のメモリ量を指定できるということになります。 非負の `m_size` は多段階初期化で必要になります。

    詳細は PEP 3121 を参照。

  PyMethodDef* `m_methods`

    `PyMethodDef` で定義される、モジュールレベル関数のテーブルへのポインター。関数が存在しない場合は `NULL` を設定することが可能。

  PyModuleDef_Slot* `m_slots`

    多段階初期化のためのスロット定義の配列で、 `{0, NULL}` 要素が終端となります。 一段階初期化を使うときは、 m_slots は `NULL` でなければなりません。

    バージョン 3.5 で変更: バージョン 3.5 より前は、このメンバは常に `NULL` に設定されていて、次のものとして定義されていました:

    > inquiry `m_reload`

  traverseproc `m_traverse`

    GC走査がモジュールオブジェクトを走査する際に呼び出される走査関数。必要ない場合は `NULL`.

    This function is not called if the module state was requested but is not allocated yet. This is the case immediately after the module is created and before the module is executed (`Py_mod_exec` function). More precisely, this function is not called if `m_size` is greater than 0 and the module state (as returned by `PyModule_GetState()`) is `NULL`.

    バージョン 3.9 で変更: No longer called before the module state is allocated.

  inquiry `m_clear`

    GCがこのモジュールオブジェクトをクリアーする時に呼び出されるクリアー関数。必要ない場合は、`NULL`.

    This function is not called if the module state was requested but is not allocated yet. This is the case immediately after the module is created and before the module is executed (`Py_mod_exec` function). More precisely, this function is not called if `m_size` is greater than 0 and the module state (as returned by `PyModule_GetState()`) is `NULL`.

    Like `PyTypeObject.tp_clear`, this function is not always called before a module is deallocated. For example, when reference counting is enough to determine that an object is no longer used, the cyclic garbage collector is not involved and `m_free` is called directly.

    バージョン 3.9 で変更: No longer called before the module state is allocated.

  freefunc `m_free`

    GCがこのモジュールオブジェクトを解放するときに呼び出される関数。必要ない場合は `NULL`.

    This function is not called if the module state was requested but is not allocated yet. This is the case immediately after the module is created and before the module is executed (`Py_mod_exec` function). More precisely, this function is not called if `m_size` is greater than 0 and the module state (as returned by `PyModule_GetState()`) is `NULL`.

    バージョン 3.9 で変更: No longer called before the module state is allocated.

### 一段階初期化

モジュールの初期化関数が直接モジュールオブジェクトを生成して返す場合があります。 これは"一段階初期化"と呼ばれ、次の2つのモジュール生成関数のどちらか1つを使います:

PyObject* `PyModule_Create`(PyModuleDef *def)
  Return value: New reference.

  def での定義に従って新しいモジュールオブジェクトを生成します。 これは `PyModule_Create2()` の module_api_version に `PYTHON_API_VERSION` を設定したときのように振る舞います。

PyObject* `PyModule_Create2`(PyModuleDef *def, int module_api_version)
  Return value: New reference.

  APIバージョンを module_api_version として def での定義に従って新しいモジュールオブジェクトを生成します。 もし指定されたバージョンが実行しているインタープリターのバージョンと異なる場合は、 `RuntimeWarning` を発生させます。

  注釈

  ほとんどの場合、この関数ではなく `PyModule_Create()` を利用するべきです。この関数は、この関数の必要性を理解しているときにだけ利用してください。

モジュールオブジェクトが初期化関数から返される前に、たいていは `PyModule_AddObject()` などの関数を使ってモジュールオブジェクトにメンバを所属させます。

### 多段階初期化

拡張を直接生成するもう1つのやり方は、"多段階初期化"を要求する方法です。 この方法で作られる拡張モジュールは、よりPythonモジュールに近い振る舞いをします: 初期化処理は、モジュールオブジェクトを生成する 生成段階 とメンバを所属させる 実行段階 に分割されます。 この区別はクラスの `__new__()` メソッドと `__init__()` メソッドに似ています。

一段階初期化で生成されたモジュールと違い、多段階初期化で生成されたモジュールはシングルトンではありません: sys.modules のエントリーが削除されモジュールが再インポートされた場合、新しいモジュールオブジェクトが生成され、古いモジュールはPythonモジュールと同じように通常のガベージコレクションで処理されることになります。 デフォルトでは、同じ定義から作られた複数のモジュールは独立であるべきです: あるインスタンスに加えた変更は別のインスタンスに影響しません。 これは、(例えば `PyModule_GetState()` を使って取得できる) 全ての状態や、(モジュールの `__dict__` や `PyType_FromSpec()` で生成された個々のクラスのような) モジュールに所属するものは、特定のモジュールオブジェクト特有のものであるべきということです。

多段階初期化を使って生成される全てのモジュールは サブ・インタプリター をサポートすることが求められます。 複数のモジュールが独立していることを保証するのには、たいていはこのサポートをするだけで十分です。

多段階初期化を要求するために、初期化関数 (PyInit_modulename) は空でない `m_slots` を持つ `PyModuleDef` を返します。 これを返す前に、 `PyModuleDef` インスタンスは次の関数で初期化されなくてはいけません:

PyObject* `PyModuleDef_Init`(PyModuleDef *def)
  Return value: Borrowed reference.

  モジュール定義が型と参照カウントを正しく報告する、適切に初期化された Python オブジェクトであること保証します。

  `PyObject*` にキャストされた def を返します。エラーが発生した場合 `NULL` を返します。

  バージョン 3.5 で追加.

モジュール定義の m_slots メンバは `PyModuleDef_Slot` 構造体の配列を指さなければなりません:

`PyModuleDef_Slot`
  int `slot`

    スロット ID で、以下で説明されている利用可能な値から選ばれます。

  void* `value`

    スロットの値で、意味はスロット ID に依存します。

  バージョン 3.5 で追加.

m_slots 配列はID 0 のスロットで終端されていなければなりません。

利用可能なスロットの型は以下です:

`Py_mod_create`

  モジュールオブジェクト自身を生成するために呼ばれる関数を指定します。 このスロットの value ポインタは次のシグネチャを持つ関数を指していなくてはいけません:

  PyObject* `create_module`(PyObject *spec, PyModuleDef *def)

  PEP 451 で定義された `ModuleSpec` インスタンスと、モジュール定義を受け取る関数です。 これは新しいモジュールオブジェクトを返すか、エラーを設定して `NULL` を返すべきです。

  この関数は最小限に留めておくべきです。 特に任意のPythonコードを呼び出すべきではなく、同じモジュールをインポートしようとすると無限ループに陥るでしょう。

  複数の `Py_mod_create` スロットを1つのモジュール定義に設定しない方がよいです。

  `Py_mod_create` が設定されていない場合は、インポート機構は `PyModule_New()` を使って通常のモジュールオブジェクトを生成します。 モジュールの名前は定義ではなく spec から取得され、これによって拡張モジュールが動的にモジュール階層における位置を調整できたり、シンボリックリンクを通して同一のモジュール定義を共有しつつ別の名前でインポートできたりします。

  返されるオブジェクトが `PyModule_Type` のインスタンスである必要はありません。 インポートに関連する属性の設定と取得ができる限りは、どんな型でも使えます。 しかし、 `PyModuleDef` が `NULL` でない `m_traverse`, `m_clear`, `m_free` 、もしくはゼロでない `m_size` 、もしくは `Py_mod_create` 以外のスロットを持つ場合は、 `PyModule_Type` インスタンスのみが返されるでしょう。

`Py_mod_exec`

  モジュールを 実行する ときに呼ばれる関数を指定します。 これはPythonモジュールのコードを実行するのと同等です: この関数はたいていはクラスと定数をモジュールにします。 この関数のシグネチャは以下です:

  int `exec_module`(PyObject* module)

  複数の `Py_mod_exec` スロットが設定されていた場合は、 m_slots 配列に現れた順に処理されていきます。

多段階初期化についてより詳しくは PEP 489 を見てください。

### 低水準モジュール作成関数

以下の関数は、多段階初期化を使うときに裏側で呼び出されます。 例えばモジュールオブジェクトを動的に生成するときに、これらの関数を直接使えます。 `PyModule_FromDefAndSpec` および `PyModule_ExecDef` のどちらも、呼び出した後にはモジュールが完全に初期化されていなければなりません。

PyObject * `PyModule_FromDefAndSpec`(PyModuleDef *def, PyObject *spec)
  Return value: New reference.

  module と ModuleSpec オブジェクトの spec で定義されたとおりに新しいモジュールオブジェクトを生成します。 この関数は、 `PyModule_FromDefAndSpec2()` 関数の module_api_version に `PYTHON_API_VERSION` を指定した時とおなじようにふるまいます。

  バージョン 3.5 で追加.

PyObject * `PyModule_FromDefAndSpec2`(PyModuleDef *def, PyObject *spec, int module_api_version)
  Return value: New reference.

  APIバージョンを module_api_version として、 module と ModuleSpec オブジェクトの spec で定義されたとおりに新しいモジュールオブジェクトを生成します。 もし指定されたバージョンが実行しているインタープリターのバージョンと異なる場合は、 `RuntimeWarning` を発生させます。

  注釈

  ほとんどの場合、この関数ではなく `PyModule_FromDefAndSpec()` を利用するべきです。 この関数は、この関数の必要性を理解しているときにだけ利用してください。

  バージョン 3.5 で追加.

int `PyModule_ExecDef`(PyObject *module, PyModuleDef *def)

  def で与えられた任意の実行スロット (`Py_mod_exec`) を実行します。

  バージョン 3.5 で追加.

int `PyModule_SetDocString`(PyObject *module, const char *docstring)

  module の docstring を docstring に設定します。 この関数は、 `PyModuleDef` から `PyModule_Create` もしくは `PyModule_FromDefAndSpec` を使ってモジュールを生成するときに自動的に呼び出されます。

  バージョン 3.5 で追加.

int `PyModule_AddFunctions`(PyObject *module, PyMethodDef *functions)

  終端が `NULL` になっている functions 配列にある関数を module に追加します。 `PyMethodDef` 構造体の個々のエントリについては PyMethodDef の説明を参照してください (モジュールの名前空間が共有されていないので、 C で実装されたモジュールレベル "関数" はたいていモジュールを1つ目の引数として受け取り、 Python クラスのインスタンスメソッドに似た形にします)。 この関数は、 `PyModuleDef` から `PyModule_Create` もしくは `PyModule_FromDefAndSpec` を使ってモジュールを生成するときに自動的に呼び出されます。

  バージョン 3.5 で追加.

### サポート関数

モジュールの初期化関数 (一段階初期化を使う場合) 、あるいはモジュールの実行スロットから呼び出される関数 (多段階初期化を使う場合) は次の関数を使うと、モジュールの state の初期化を簡単にできます:

int `PyModule_AddObject`(PyObject *module, const char *name, PyObject *value)

  Add an object to module as name. This is a convenience function which can be used from the module's initialization function. This steals a reference to value on success. Return `-1` on error, `0` on success.

  注釈

  Unlike other functions that steal references, `PyModule_AddObject()` only decrements the reference count of value on success.

  This means that its return value must be checked, and calling code must `Py_DECREF()` value manually on error. Example usage:

      Py_INCREF(spam);
      if (PyModule_AddObject(module, "spam", spam) < 0) {
          Py_DECREF(module);
          Py_DECREF(spam);
          return NULL;
      }

int `PyModule_AddIntConstant`(PyObject *module, const char *name, long value)

  module に整数定数を name として追加します。この便宜関数はモジュールの初期化関数から利用されています。エラーのときには `-1` を、成功したときには `0` を返します。

int `PyModule_AddStringConstant`(PyObject *module, const char *name, const char *value)

  module に文字列定数を name として追加します。 この便利関数はモジュールの初期化関数から利用されています。 文字列 value は `NULL` 終端されていなければなりません。 エラーのときには `-1` を、成功したときには `0` を返します。

int `PyModule_AddIntMacro`(PyObject *module, macro)

  module に int 定数を追加します。名前と値は macro から取得されます。例えば、 `PyModule_AddIntMacro(module, AF_INET)` とすると、 AF_INET という名前の int 型定数を AF_INET の値で module に追加します。エラー時には `-1` を、成功時には `0` を返します。

int `PyModule_AddStringMacro`(PyObject *module, macro)

  文字列定数を module に追加します。

int `PyModule_AddType`(PyObject *module, PyTypeObject *type)

  型オブジェクトを module に追加します。型オブジェクトは内部で `PyType_Ready()` を呼び出してファイナライズされます。型オブジェクトの名前は、 `tp_name` のドットの後の最後の部分から取られます。エラー時には `-1` を、成功時には `0` を返します。

  バージョン 3.9 で追加.

## モジュール検索

一段階初期化は、現在のインタプリタのコンテキストから探せるシングルトンのモジュールを生成します。 これによって、後からモジュール定義への参照だけでモジュールオブジェクトが取得できます。

多段階初期化を使うと単一の定義から複数のモジュールが作成できるので、これらの関数は多段階初期化を使って作成されたモジュールには使えません。

PyObject* `PyState_FindModule`(PyModuleDef *def)
  Return value: Borrowed reference.

  現在のインタプリタの def から作られたモジュールオブジェクトを返します。このメソッドの前提条件として、前もって `PyState_AddModule()` でインタプリタの state にモジュールオブジェクトを連結しておくことを要求します。対応するモジュールオブジェクトが見付からない、もしくは事前にインタプリタの state に連結されていない場合は、 `NULL` を返します。

int `PyState_AddModule`(PyObject *module, PyModuleDef *def)

  関数に渡されたモジュールオブジェクトを、インタプリタの state に連結します。この関数を使うことで `PyState_FindModule()` からモジュールオブジェクトにアクセスできるようになります。

  一段階初期化を使って作成されたモジュールにのみ有効です。

  Python calls `PyState_AddModule` automatically after importing a module, so it is unnecessary (but harmless) to call it from module initialization code. An explicit call is needed only if the module's own init code subsequently calls `PyState_FindModule`. The function is mainly intended for implementing alternative import mechanisms (either by calling it directly, or by referring to its implementation for details of the required state updates).

  呼び出し側はGILを獲得する必要があります

  成功したら 0 を、失敗したら -1 を返します。

  バージョン 3.3 で追加.

int `PyState_RemoveModule`(PyModuleDef *def)

  def から作られたモジュールオブジェクトをインタプリタ state から削除します。成功したら 0 を、失敗したら -1 を返します。

  呼び出し側はGILを獲得する必要があります

  バージョン 3.3 で追加.