5. 윈도우에서 C와 C++ 확장 빌드하기

이 장에서는 Microsoft Visual C++를 사용하여 파이썬 용 윈도우 확장 모듈을 만드는 방법을 간략히 설명하고, 이 확장 모듈의 작동 방식에 대한 보다 자세한 배경 정보를 제공합니다. 설명 자료는 파이썬 확장을 빌드하는 법을 배우는 윈도우 프로그래머와 유닉스와 윈도우 모두에서 성공적으로 빌드 할 수 있는 소프트웨어 제작에 관심이 있는 유닉스 프로그래머 모두에게 유용합니다.

모듈 저자는 확장 모듈을 빌드하는데 이 섹션에서 설명하는 것 대신 distutils 접근 방식을 사용하는 것이 좋습니다. 파이썬을 빌드하는 데 사용된 C 컴파일러가 여전히 필요합니다; 보통 Microsoft Visual C++입니다.

참고

이 장에서는 인코딩된 파이썬 버전 번호를 포함하는 여러 파일 이름을 언급합니다. 이 파일 이름은 XY로 나타낸 버전 번호로 표시됩니다; 실제로, 'X'는 주(major) 버전 번호이고 'Y'는 여러분이 작업 중인 파이썬 배포의 부(minor) 버전 번호입니다. 예를 들어, 파이썬 2.2.1을 사용하면, XY는 실제로는 22가 됩니다.

5.1. 요리책 접근법

유닉스에서처럼, 윈도우에서 확장 모듈을 빌드하는 두 가지 접근법이 있습니다: distutils 패키지를 사용하여 빌드 프로세스를 제어하거나 수동으로 작업합니다. distutils 접근법은 대부분 확장에서 잘 작동합니다; distutils를 사용하여 확장 모듈을 빌드하고 패키징하는 방법에 대한 설명은 파이썬 모듈 배포 (레거시 버전)에 있습니다. 수동으로 작업할 수밖에 없다면, winsound 표준 라이브러리 모듈의 프로젝트 파일을 연구하는 것이 도움이 될 겁니다.

5.2. 유닉스와 윈도우의 차이점

유닉스와 윈도우는 코드의 실행시간 로딩에 완전히 다른 패러다임을 사용합니다. 동적으로 로드 할 수 있는 모듈을 빌드하려고 시도하기 전에, 시스템 작동 방식을 알고 있어야 합니다.

유닉스에서, 공유 오브젝트 (.so) 파일은 프로그램에서 사용할 코드와 프로그램에서 찾을 것으로 예상되는 함수와 데이터의 이름을 포함합니다. 파일이 프로그램에 결합할 때, 파일의 코드에 있는 함수와 데이터의 모든 참조가 함수와 데이터가 메모리에 놓이게 되는 프로그램에서의 실제 위치를 가리키도록 변경됩니다. 이것은 기본적으로 링크 작업입니다.

윈도우에서, 동적 연결 라이브러리 (.dll) 파일에는 매달린(dangling) 참조가 없습니다. 대신, 함수나 데이터에 대한 액세스는 참조 테이블(lookup table)을 통해 이루어집니다. 따라서 DLL 코드는 프로그램의 메모리를 참조하도록 실행 시간에 수정될 필요가 없습니다; 대신, 코드는 이미 DLL의 참조 테이블을 사용하고 있고, 실행 시간에 참조 테이블이 함수와 데이터를 가리 키도록 수정됩니다.

유닉스에는, 한가지 유형의 라이브러리 파일(.a) 만 있는데, 여러 오브젝트 파일(.o)의 코드가 포함됩니다. 공유 오브젝트 파일(.so)을 만들기 위한 링크 단계에서, 링커는 식별자가 정의된 위치를 알 수 없음을 발견할 수 있습니다. 링커는 라이브러리의 오브젝트 파일에서 그것들을 찾습니다. 발견하면, 그 오브젝트 파일의 모든 코드를 포함합니다.

윈도우에는, 두 가지 유형의 라이브러리, 정적 라이브러리와 임포트 라이브러리가 있습니다 (둘 다 .lib라고 합니다). 정적 라이브러리는 유닉스 .a 파일과 같습니다; 필요할 때 포함될 코드가 들어 있습니다. 임포트 라이브러리는 기본적으로 특정 식별자가 합법적이고 DLL이 로드될 때 프로그램에 존재하게 된다고 링커를 안심시키기 위해서만 사용됩니다. 따라서 링커는 임포트 라이브러리의 정보를 사용하여 DLL에 포함되지 않은 식별자를 사용하는 참조 테이블을 작성합니다. 응용 프로그램이나 DLL이 링크될 때, 임포트 라이브러리가 만들어질 수 있습니다. 이것은 응용 프로그램이나 DLL의 심볼을 사용하는, 이후의 모든 DLL에 사용해야 합니다.

다른 코드 블록 A를 공유해야 하는, 두 개의 동적 로드 모듈 B와 C를 빌드한다고 가정합니다. 유닉스에서는, B.so와 C.so에 대해 링커로 A.a를 전달하지 않습니다; 전달하면 B와 C가 각각 자신의 복사본을 갖게 되어 두 번 포함하게 됩니다. 윈도우에서는, A.dll를 빌드하면 A.lib도 빌드됩니다. 여러분은 B와 C에 대헤 링커로 A.lib를 전달 합니다. A.lib는 코드를 포함하지 않습니다; 실행 시간에 A의 코드에 액세스하는 데 사용될 정보만 포함합니다.

윈도우에서, 임포트 라이브러리를 사용하는 것은 import spam을 사용하는 것과 비슷합니다; 이것은 스팸의 이름에 액세스할 수 있도록 하지만, 별도의 복사본을 만들지는 않습니다. 유닉스에서, 라이브러리와 링크하는 것은 from spam import *와 더 비슷합니다; 별도의 복사본을 만듭니다.

5.3. DLL을 실제로 사용하기

윈도우 파이썬은 Microsoft Visual C++로 빌드되었습니다; 다른 컴파일러를 사용하는 것은 동작할 수도 있고 그렇지 않을 수도 있습니다 (볼랜드는 되는 것 같지만). 이 섹션의 나머지 부분은 MSVC++에만 해당합니다.

윈도우에서 DLL을 만들 때, pythonXY.lib를 링커에 전달해야 합니다. 두 개의 DLL, spam과 (spam에 있는 C 함수를 사용하는) ni를 빌드하려면, 다음 명령을 사용할 수 있습니다:

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

첫 번째 명령은 세 개의 파일을 만들었습니다: spam.obj, spam.dll 및 spam.lib. Spam.dll은 파이썬 함수(가령 PyArg_ParseTuple())를 포함하지 않지만, pythonXY.lib 덕분에 파이썬 코드를 찾는 방법을 알고 있습니다.

두 번째 명령은 ni.dll(그리고 .obj와 .lib)을 만들었습니다. spam과 파이썬 실행 파일에서 필요한 함수를 찾는 방법을 알고 있습니다.

모든 식별자를 참조 테이블로 내보내지는 않습니다. 다른 모듈(파이썬 포함)이 식별자를 볼 수 있게 하려면, void _declspec(dllexport) initspam(void)나 PyObject _declspec(dllexport) *NiGetSpamData(void)처럼 _declspec(dllexport)라고 선언해야 합니다.

Developer Studio는 실제로 필요하지 않은 많은 임포트 라이브러리를 던져넣어서 실행 파일에 약 100K를 추가합니다. 이것들을 제거하려면, 프로젝트 설정 대화 상자를 통해 ignore default libraries를 지정하십시오. 올바른 msvcrtxx.lib를 라이브러리 목록에 추가하십시오.