1. Rozszerzanie Pythona za pomocą C lub C++
*******************************************

Jest całkiem łatwo dodać nowe wbudowane moduły do Pythona, jeśli znasz
się na programowaniu w C. Takie *moduły rozszerzające <extension
modules>* mogą zrobić dwie rzeczy których nie da się zrobić
bezpośrednio w Pythonie: mogą wypełnić nowe wbudowane typy przedmiotów
i mogą odwołać się do zadań bibliotecznych C i odwołań systemowych.

Aby wspierać rozszerzenia, API Pythona (Application Programmers
Interface) określa zbiór funkcji, makropoleceń i zmiennych, które
dostarczają dostęp do większości aspektów systemu czasu-wykonania
Pythona. API Pythona jest załączane w źródłowym pliku C przez
załączenie pliku nagłówkowego ""Python.h"".

Kompilacja rozszerzających modułów zależy od jego zamierzonego użycia
zarówno jak też od ustawień twojego systemu; szczegóły są dane w
późniejszych rozdziałach.

Informacja:

  The C extension interface is specific to CPython, and extension
  modules do not work on other Python implementations.  In many cases,
  it is possible to avoid writing C extensions and preserve
  portability to other implementations. For example, if your use case
  is calling C library functions or system calls, you should consider
  using the "ctypes" module or the cffi library rather than writing
  custom C code. These modules let you write Python code to interface
  with C code and are more portable between implementations of Python
  than writing and compiling a C extension module.


1.1. Prosty przykład
====================

Let's create an extension module called "spam" (the favorite food of
Monty Python fans...) and let's say we want to create a Python
interface to the C library function "system()" [1]. This function
takes a null-terminated character string as argument and returns an
integer.  We want this function to be callable from Python as follows:

   >>> import spam
   >>> status = spam.system("ls -l")

Zaczynając od stworzenia pliku "spammodule.c" (Historycznie, jeśli
moduł był nazwany "spam", plik C zawierający jego wypełnienie jest
nazywany "spammodule.c"; jeśli nazwa modułu jest bardzo długa, jak np
"spammify", nazwa modułu może być po prostu "spammify.c".)

The first two lines of our file can be:

   #define PY_SSIZE_T_CLEAN
   #include <Python.h>

które dociągają API Pythona (możesz dodać komentarz opisujący
przeznaczenie modułu i uwagi na temat praw autorskich jeśli masz
ochotę).

Informacja:

  Jako że Python może definiować pewne definicje preprocesora, które
  wpływają na pliki nagłówkowe na niektórych systemach, *musisz*
  załączyć plik "Python.h" przed jakimikolwiek standardowymi
  nagłówkami."#define PY_SSIZE_T_CLEAN" was used to indicate that
  "Py_ssize_t" should be used in some APIs instead of "int". It is not
  necessary since Python 3.13, but we keep it here for backward
  compatibility. See Napisy i skrzynki wymiany for a description of
  this macro.

All user-visible symbols defined by "Python.h" have a prefix of "Py"
or "PY", except those defined in standard header files. For
convenience, and since they are used extensively by the Python
interpreter, ""Python.h"" includes a few standard header files:
"<stdio.h>", "<string.h>", "<errno.h>", and "<stdlib.h>".  If the
latter header file does not exist on your system, it declares the
functions "malloc()", "free()" and "realloc()" directly.

Następną rzeczą którą dodajemy do naszego pliku modułu jest zadanie C
które będzie wzywane gdy wyrażenie języka pytonowskiego
"spam.system(string)" zostanie obliczone (zobaczymy niedługo, jak to
się kończy wywołaniem):

   static PyObject *
   spam_system(PyObject *self, PyObject *args)
   {
       const char *command;
       int sts;

       if (!PyArg_ParseTuple(args, "s", &command))
           return NULL;
       sts = system(command);
       return PyLong_FromLong(sts);
   }

Istnieje prosta zamiana nazw z listy parametrów w języku pytonowskim
(dla przykładu, pojedyncze wyrażenie ""ls -l"") do parametrów
przekazanych do zadania C. Zadanie C zawsze ma dwa parametry, dla
wygody nazywane *sam* - z ang. - *self* i *args*.

Parametr *sam* - z ang. - *self* - wskazuje na przedmiot modułu dla
zadań na poziomie-modułu; dla sposobu postępowania wskazywałby na
przykład przedmiotu.

The *args* argument will be a pointer to a Python tuple object
containing the arguments.  Each item of the tuple corresponds to an
argument in the call's argument list.  The arguments are Python
objects --- in order to do anything with them in our C function we
have to convert them to C values.  The function "PyArg_ParseTuple()"
in the Python API checks the argument types and converts them to C
values.  It uses a template string to determine the required types of
the arguments as well as the types of the C variables into which to
store the converted values.  More about this later.

"PyArg_ParseTuple()" returns true (nonzero) if all arguments have the
right type and its components have been stored in the variables whose
addresses are passed.  It returns false (zero) if an invalid argument
list was passed.  In the latter case it also raises an appropriate
exception so the calling function can return "NULL" immediately (as we
saw in the example).


1.2. Intermezzo: Błędy i Wyjątki
================================

An important convention throughout the Python interpreter is the
following: when a function fails, it should set an exception condition
and return an error value (usually "-1" or a "NULL" pointer).
Exception information is stored in three members of the interpreter's
thread state.  These are "NULL" if there is no exception.  Otherwise
they are the C equivalents of the members of the Python tuple returned
by "sys.exc_info()".  These are the exception type, exception
instance, and a traceback object.  It is important to know about them
to understand how errors are passed around.

Sprzęg języka pytonowskiego określa pewien zestaw zadań do ustawiania
różnych rodzajów  wyjątków.

The most common one is "PyErr_SetString()".  Its arguments are an
exception object and a C string.  The exception object is usually a
predefined object like "PyExc_ZeroDivisionError".  The C string
indicates the cause of the error and is converted to a Python string
object and stored as the "associated value" of the exception.

Another useful function is "PyErr_SetFromErrno()", which only takes an
exception argument and constructs the associated value by inspection
of the global variable "errno".  The most general function is
"PyErr_SetObject()", which takes two object arguments, the exception
and its associated value.  You don't need to "Py_INCREF()" the objects
passed to any of these functions.

You can test non-destructively whether an exception has been set with
"PyErr_Occurred()".  This returns the current exception object, or
"NULL" if no exception has occurred.  You normally don't need to call
"PyErr_Occurred()" to see whether an error occurred in a function
call, since you should be able to tell from the return value.

When a function *f* that calls another function *g* detects that the
latter fails, *f* should itself return an error value (usually "NULL"
or "-1").  It should *not* call one of the "PyErr_*" functions --- one
has already been called by *g*. *f*'s caller is then supposed to also
return an error indication to *its* caller, again *without* calling
"PyErr_*", and so on --- the most detailed cause of the error was
already reported by the function that first detected it.  Once the
error reaches the Python interpreter's main loop, this aborts the
currently executing Python code and tries to find an exception handler
specified by the Python programmer.

(There are situations where a module can actually give a more detailed
error message by calling another "PyErr_*" function, and in such cases
it is fine to do so.  As a general rule, however, this is not
necessary, and can cause information about the cause of the error to
be lost: most operations can fail for a variety of reasons.)

To ignore an exception set by a function call that failed, the
exception condition must be cleared explicitly by calling
"PyErr_Clear()".  The only time C code should call "PyErr_Clear()" is
if it doesn't want to pass the error on to the interpreter but wants
to handle it completely by itself (possibly by trying something else,
or pretending nothing went wrong).

Every failing "malloc()" call must be turned into an exception --- the
direct caller of "malloc()" (or "realloc()") must call
"PyErr_NoMemory()" and return a failure indicator itself.  All the
object-creating functions (for example, "PyLong_FromLong()") already
do this, so this note is only relevant to those who call "malloc()"
directly.

Also note that, with the important exception of "PyArg_ParseTuple()"
and friends, functions that return an integer status usually return a
positive value or zero for success and "-1" for failure, like Unix
system calls.

Finally, be careful to clean up garbage (by making "Py_XDECREF()" or
"Py_DECREF()" calls for objects you have already created) when you
return an error indicator!

The choice of which exception to raise is entirely yours.  There are
predeclared C objects corresponding to all built-in Python exceptions,
such as "PyExc_ZeroDivisionError", which you can use directly. Of
course, you should choose exceptions wisely --- don't use
"PyExc_TypeError" to mean that a file couldn't be opened (that should
probably be "PyExc_OSError"). If something's wrong with the argument
list, the "PyArg_ParseTuple()" function usually raises
"PyExc_TypeError".  If you have an argument whose value must be in a
particular range or must satisfy other conditions, "PyExc_ValueError"
is appropriate.

You can also define a new exception that is unique to your module. The
simplest way to do this is to declare a static global object variable
at the beginning of the file:

   static PyObject *SpamError = NULL;

and initialize it by calling "PyErr_NewException()" in the module's
"Py_mod_exec" function ("spam_module_exec()"):

   SpamError = PyErr_NewException("spam.error", NULL, NULL);

Since "SpamError" is a global variable, it will be overwitten every
time the module is reinitialized, when the "Py_mod_exec" function is
called.

For now, let's avoid the issue: we will block repeated initialization
by raising an "ImportError":

   static PyObject *SpamError = NULL;

   static int
   spam_module_exec(PyObject *m)
   {
       if (SpamError != NULL) {
           PyErr_SetString(PyExc_ImportError,
                           "cannot initialize spam module more than once");
           return -1;
       }
       SpamError = PyErr_NewException("spam.error", NULL, NULL);
       if (PyModule_AddObjectRef(m, "SpamError", SpamError) < 0) {
           return -1;
       }

       return 0;
   }

   static PyModuleDef_Slot spam_module_slots[] = {
       {Py_mod_exec, spam_module_exec},
       {0, NULL}
   };

   static struct PyModuleDef spam_module = {
       .m_base = PyModuleDef_HEAD_INIT,
       .m_name = "spam",
       .m_size = 0,  // non-negative
       .m_slots = spam_module_slots,
   };

   PyMODINIT_FUNC
   PyInit_spam(void)
   {
       return PyModuleDef_Init(&spam_module);
   }

Note that the Python name for the exception object is "spam.error".
The "PyErr_NewException()" function may create a class with the base
class being "Exception" (unless another class is passed in instead of
"NULL"), described in Built-in Exceptions.

Note also that the "SpamError" variable retains a reference to the
newly created exception class; this is intentional!  Since the
exception could be removed from the module by external code, an owned
reference to the class is needed to ensure that it will not be
discarded, causing "SpamError" to become a dangling pointer. Should it
become a dangling pointer, C code which raises the exception could
cause a core dump or other unintended side effects.

For now, the "Py_DECREF()" call to remove this reference is missing.
Even when the Python interpreter shuts down, the global "SpamError"
variable will not be garbage-collected. It will "leak". We did,
however, ensure that this will happen at most once per process.

We discuss the use of "PyMODINIT_FUNC" as a function return type later
in this sample.

The "spam.error" exception can be raised in your extension module
using a call to "PyErr_SetString()" as shown below:

   static PyObject *
   spam_system(PyObject *self, PyObject *args)
   {
       const char *command;
       int sts;

       if (!PyArg_ParseTuple(args, "s", &command))
           return NULL;
       sts = system(command);
       if (sts < 0) {
           PyErr_SetString(SpamError, "System command failed");
           return NULL;
       }
       return PyLong_FromLong(sts);
   }


1.3. Z powrotem do Przykładu
============================

Wracając do naszej przykładowego zadania, powinieneś już być w stanie
zrozumieć to wyrażenie:

   if (!PyArg_ParseTuple(args, "s", &command))
       return NULL;

It returns "NULL" (the error indicator for functions returning object
pointers) if an error is detected in the argument list, relying on the
exception set by "PyArg_ParseTuple()".  Otherwise the string value of
the argument has been copied to the local variable "command".  This is
a pointer assignment and you are not supposed to modify the string to
which it points (so in Standard C, the variable "command" should
properly be declared as "const char *command").

The next statement is a call to the Unix function "system()", passing
it the string we just got from "PyArg_ParseTuple()":

   sts = system(command);

Our "spam.system()" function must return the value of "sts" as a
Python object.  This is done using the function "PyLong_FromLong()".

   return PyLong_FromLong(sts);

W tym przypadku, zwróci przedmiot liczby całkowitej (Tak, nawet liczby
całkowite są przedmiotami na stercie w języku pytonowskim!)

If you have a C function that returns no useful argument (a function
returning void), the corresponding Python function must return "None".
You need this idiom to do so (which is implemented by the
"Py_RETURN_NONE" macro):

   Py_INCREF(Py_None);
   return Py_None;

"Py_None" is the C name for the special Python object "None".  It is a
genuine Python object rather than a "NULL" pointer, which means
"error" in most contexts, as we have seen.


1.4. Zadanie zainicjowania i tabela sposobów postępowania modułu.
=================================================================

I promised to show how "spam_system()" is called from Python programs.
First, we need to list its name and address in a "method table":

   static PyMethodDef spam_methods[] = {
       ...
       {"system",  spam_system, METH_VARARGS,
        "Execute a shell command."},
       ...
       {NULL, NULL, 0, NULL}        /* Sentinel */
   };

Note the third entry ("METH_VARARGS").  This is a flag telling the
interpreter the calling convention to be used for the C function.  It
should normally always be "METH_VARARGS" or "METH_VARARGS |
METH_KEYWORDS"; a value of "0" means that an obsolete variant of
"PyArg_ParseTuple()" is used.

When using only "METH_VARARGS", the function should expect the Python-
level parameters to be passed in as a tuple acceptable for parsing via
"PyArg_ParseTuple()"; more information on this function is provided
below.

The "METH_KEYWORDS" bit may be set in the third field if keyword
arguments should be passed to the function.  In this case, the C
function should accept a third "PyObject *" parameter which will be a
dictionary of keywords. Use "PyArg_ParseTupleAndKeywords()" to parse
the arguments to such a function.

Tabela sposobów postępowania musi być określona w strukturze definicji
modułu:

   static struct PyModuleDef spam_module = {
       ...
       .m_methods = spam_methods,
       ...
   };

This structure, in turn, must be passed to the interpreter in the
module's initialization function.  The initialization function must be
named "PyInit_name()", where *name* is the name of the module, and
should be the only non-"static" item defined in the module file:

   PyMODINIT_FUNC
   PyInit_spam(void)
   {
       return PyModuleDef_Init(&spam_module);
   }

Note that "PyMODINIT_FUNC" declares the function as "PyObject *"
return type, declares any special linkage declarations required by the
platform, and for C++ declares the function as "extern "C"".

"PyInit_spam()" is called when each interpreter imports its module
"spam" for the first time.  (See below for comments about embedding
Python.) A pointer to the module definition must be returned via
"PyModuleDef_Init()", so that the import machinery can create the
module and store it in "sys.modules".

When embedding Python, the "PyInit_spam()" function is not called
automatically unless there's an entry in the "PyImport_Inittab" table.
To add the module to the initialization table, use
"PyImport_AppendInittab()", optionally followed by an import of the
module:

   #define PY_SSIZE_T_CLEAN
   #include <Python.h>

   int
   main(int argc, char *argv[])
   {
       PyStatus status;
       PyConfig config;
       PyConfig_InitPythonConfig(&config);

       /* Add a built-in module, before Py_Initialize */
       if (PyImport_AppendInittab("spam", PyInit_spam) == -1) {
           fprintf(stderr, "Error: could not extend in-built modules table\n");
           exit(1);
       }

       /* Pass argv[0] to the Python interpreter */
       status = PyConfig_SetBytesString(&config, &config.program_name, argv[0]);
       if (PyStatus_Exception(status)) {
           goto exception;
       }

       /* Initialize the Python interpreter.  Required.
          If this step fails, it will be a fatal error. */
       status = Py_InitializeFromConfig(&config);
       if (PyStatus_Exception(status)) {
           goto exception;
       }
       PyConfig_Clear(&config);

       /* Optionally import the module; alternatively,
          import can be deferred until the embedded script
          imports it. */
       PyObject *pmodule = PyImport_ImportModule("spam");
       if (!pmodule) {
           PyErr_Print();
           fprintf(stderr, "Error: could not import module 'spam'\n");
       }

       // ... use Python C API here ...

       return 0;

     exception:
        PyConfig_Clear(&config);
        Py_ExitStatusException(status);
   }

Informacja:

  If you declare a global variable or a local static one, the module
  may experience unintended side-effects on re-initialisation, for
  example when removing entries from "sys.modules" or importing
  compiled modules into multiple interpreters within a process (or
  following a "fork()" without an intervening "exec()"). If module
  state is not yet fully isolated, authors should consider marking the
  module as having no support for subinterpreters (via
  "Py_MOD_MULTIPLE_INTERPRETERS_NOT_SUPPORTED").

A more substantial example module is included in the Python source
distribution as "Modules/xxlimited.c".  This file may be used as a
template or simply read as an example.


1.5. Kompilacja i łączenie
==========================

Są jeszcze dwie rzeczy które trzeba zrobić zanim będzie można użyć
nowego rozszerzenia: skompilowanie go i podłączenie z systemem
Pythona. Jeśli używasz dynamicznego ładowania, szczegóły mogą zależeć
od stylu dynamicznego ładowania którego twój system używa; zobacz
rozdział o budowaniu rozszerzających modułów (rozdział Building C and
C++ Extensions) i dodatkowe informacje które odnoszą się tylko do
budowania w Windows (rozdział Tworzenie rozszerzeń C i C++ w
Windowsie) po więcej informacji na ten temat.

If you can't use dynamic loading, or if you want to make your module a
permanent part of the Python interpreter, you will have to change the
configuration setup and rebuild the interpreter.  Luckily, this is
very simple on Unix: just place your file ("spammodule.c" for example)
in the "Modules/" directory of an unpacked source distribution, add a
line to the file "Modules/Setup.local" describing your file:

   spam spammodule.o

i przebuduj program interpretujący przez uruchomienie programu
**make** w katalogu głównym instalacji. Możesz także uruchomić program
**make** w podkatalogu "Modules/", ale wtedy musisz najpierw
przebudować plik "Makefile" tam przez uruchomienie programu **make**
Makefile'. To jest konieczne za każdym razem gdy zmieniasz plik
"Setup".)

If your module requires additional libraries to link with, these can
be listed on the line in the configuration file as well, for instance:

   spam spammodule.o -lX11


1.6. Wywoływanie zadań języka pytonowskiego z C
===============================================

Jak do tej pory koncentrowaliśmy się na uczynieniu zadań C możliwymi
do wywołania z poziomu języka pytonowskiego. Odwrotna sytuacja jest
także użyteczna: wywoływanie zadań języka pytonowskiego z poziomu
języka C. To w szczególności odnosi się do bibliotek które wspierają
tak zwane zadania "callback" wstecznie wywołujące. Jeśli sprzęg C
używa zadań wstecznie wywołujących, odpowiednik języka pytonowskiego
często potrzebuje dostarczyć mechanizm wstecznego wywołania dla
programisty języka pytonowskiego; wypełnienie będzie potrzebowało
wzywać zadania wywołania wstecznego z poziomu wstecznego C. Inne
przypadki są także możliwe do wyobrażenia.

Szczęśliwie, program interpretujący polecenia języka pytonowskiego
jest łatwo wywoływany rekursywnie i istnieje standardowy sprzęg aby
wywołać zadanie języka pytonowskiego. (Nie będę rozpisywał się o tym
jak wywołać czytnik języka pytonowskiego z konkretnym ciągiem znaków
na wejściu --- jeśli jesteś zainteresowany, spójrz na wypełnienie
opcji "-c" wiersza polecenia w "Modules/main.c" z kodu źródłowego
języka pytonowskiego.)

Calling a Python function is easy.  First, the Python program must
somehow pass you the Python function object.  You should provide a
function (or some other interface) to do this.  When this function is
called, save a pointer to the Python function object (be careful to
"Py_INCREF()" it!) in a global variable --- or wherever you see fit.
For example, the following function might be part of a module
definition:

   static PyObject *my_callback = NULL;

   static PyObject *
   my_set_callback(PyObject *dummy, PyObject *args)
   {
       PyObject *result = NULL;
       PyObject *temp;

       if (PyArg_ParseTuple(args, "O:set_callback", &temp)) {
           if (!PyCallable_Check(temp)) {
               PyErr_SetString(PyExc_TypeError, "parameter must be callable");
               return NULL;
           }
           Py_XINCREF(temp);         /* Add a reference to new callback */
           Py_XDECREF(my_callback);  /* Dispose of previous callback */
           my_callback = temp;       /* Remember new callback */
           /* Boilerplate to return "None" */
           Py_INCREF(Py_None);
           result = Py_None;
       }
       return result;
   }

This function must be registered with the interpreter using the
"METH_VARARGS" flag; this is described in section Zadanie
zainicjowania i tabela sposobów postępowania modułu..  The
"PyArg_ParseTuple()" function and its arguments are documented in
section Wydobywanie parametrów w zadaniach rozszerzających.

The macros "Py_XINCREF()" and "Py_XDECREF()" increment/decrement the
reference count of an object and are safe in the presence of "NULL"
pointers (but note that *temp* will not be  "NULL" in this context).
More info on them in section Liczby odniesień.

Later, when it is time to call the function, you call the C function
"PyObject_CallObject()".  This function has two arguments, both
pointers to arbitrary Python objects: the Python function, and the
argument list.  The argument list must always be a tuple object, whose
length is the number of arguments.  To call the Python function with
no arguments, pass in "NULL", or an empty tuple; to call it with one
argument, pass a singleton tuple. "Py_BuildValue()" returns a tuple
when its format string consists of zero or more format codes between
parentheses.  For example:

   int arg;
   PyObject *arglist;
   PyObject *result;
   ...
   arg = 123;
   ...
   /* Time to call the callback */
   arglist = Py_BuildValue("(i)", arg);
   result = PyObject_CallObject(my_callback, arglist);
   Py_DECREF(arglist);

"PyObject_CallObject()" returns a Python object pointer: this is the
return value of the Python function.  "PyObject_CallObject()" is
"reference-count-neutral" with respect to its arguments.  In the
example a new tuple was created to serve as the argument list, which
is "Py_DECREF()"-ed immediately after the "PyObject_CallObject()"
call.

The return value of "PyObject_CallObject()" is "new": either it is a
brand new object, or it is an existing object whose reference count
has been incremented.  So, unless you want to save it in a global
variable, you should somehow "Py_DECREF()" the result, even
(especially!) if you are not interested in its value.

Before you do this, however, it is important to check that the return
value isn't "NULL".  If it is, the Python function terminated by
raising an exception. If the C code that called
"PyObject_CallObject()" is called from Python, it should now return an
error indication to its Python caller, so the interpreter can print a
stack trace, or the calling Python code can handle the exception. If
this is not possible or desirable, the exception should be cleared by
calling "PyErr_Clear()".  For example:

   if (result == NULL)
       return NULL; /* Pass error back */
   ...use result...
   Py_DECREF(result);

Depending on the desired interface to the Python callback function,
you may also have to provide an argument list to
"PyObject_CallObject()".  In some cases the argument list is also
provided by the Python program, through the same interface that
specified the callback function.  It can then be saved and used in the
same manner as the function object.  In other cases, you may have to
construct a new tuple to pass as the argument list.  The simplest way
to do this is to call "Py_BuildValue()".  For example, if you want to
pass an integral event code, you might use the following code:

   PyObject *arglist;
   ...
   arglist = Py_BuildValue("(l)", eventcode);
   result = PyObject_CallObject(my_callback, arglist);
   Py_DECREF(arglist);
   if (result == NULL)
       return NULL; /* Pass error back */
   /* Here maybe use the result */
   Py_DECREF(result);

Note the placement of "Py_DECREF(arglist)" immediately after the call,
before the error check!  Also note that strictly speaking this code is
not complete: "Py_BuildValue()" may run out of memory, and this should
be checked.

You may also call a function with keyword arguments by using
"PyObject_Call()", which supports arguments and keyword arguments.  As
in the above example, we use "Py_BuildValue()" to construct the
dictionary.

   PyObject *dict;
   ...
   dict = Py_BuildValue("{s:i}", "name", val);
   result = PyObject_Call(my_callback, NULL, dict);
   Py_DECREF(dict);
   if (result == NULL)
       return NULL; /* Pass error back */
   /* Here maybe use the result */
   Py_DECREF(result);


1.7. Wydobywanie parametrów w zadaniach rozszerzających
=======================================================

The "PyArg_ParseTuple()" function is declared as follows:

   int PyArg_ParseTuple(PyObject *arg, const char *format, ...);

Parametr *arg* musi być przedmiotem - krotką zawierającym listę
parametrów z języka pytonowskiego dla zadania C. Parametr *format*
musi być ciągiem formatu, którego składnia jest wyjaśniona w
Pobieranie kolejnych rzeczy podanych na wejściu i konstruowanie
wartości. w podręczniku użytkownika API Python/C. Pozostałe parametry
muszą być adresami zmiennych których rodzaj jest określony przez ciąg
formatujący.

Note that while "PyArg_ParseTuple()" checks that the Python arguments
have the required types, it cannot check the validity of the addresses
of C variables passed to the call: if you make mistakes there, your
code will probably crash or at least overwrite random bits in memory.
So be careful!

Zauważ, że dowolne odniesienia do przedmiotów języka pytonowskiego,
które są dostarczone wołającemu są *pożyczonymi* odniesieniami; nie
zmniejszaj liczby tych odniesień.

Pewne przykładowe wywołania:

   #define PY_SSIZE_T_CLEAN
   #include <Python.h>

   int ok;
   int i, j;
   long k, l;
   const char *s;
   Py_ssize_t size;

   ok = PyArg_ParseTuple(args, ""); /* No arguments */
       /* Python call: f() */

   ok = PyArg_ParseTuple(args, "s", &s); /* A string */
       /* Possible Python call: f('whoops!') */

   ok = PyArg_ParseTuple(args, "lls", &k, &l, &s); /* Two longs and a string */
       /* Possible Python call: f(1, 2, 'three') */

   ok = PyArg_ParseTuple(args, "(ii)s#", &i, &j, &s, &size);
       /* A pair of ints and a string, whose size is also returned */
       /* Possible Python call: f((1, 2), 'three') */

   {
       const char *file;
       const char *mode = "r";
       int bufsize = 0;
       ok = PyArg_ParseTuple(args, "s|si", &file, &mode, &bufsize);
       /* A string, and optionally another string and an integer */
       /* Possible Python calls:
          f('spam')
          f('spam', 'w')
          f('spam', 'wb', 100000) */
   }

   {
       int left, top, right, bottom, h, v;
       ok = PyArg_ParseTuple(args, "((ii)(ii))(ii)",
                &left, &top, &right, &bottom, &h, &v);
       /* A rectangle and a point */
       /* Possible Python call:
          f(((0, 0), (400, 300)), (10, 10)) */
   }

   {
       Py_complex c;
       ok = PyArg_ParseTuple(args, "D:myfunction", &c);
       /* a complex, also providing a function name for errors */
       /* Possible Python call: myfunction(1+2j) */
   }


1.8. Parametry kluczowe dla zadań rozszerzających
=================================================

The "PyArg_ParseTupleAndKeywords()" function is declared as follows:

   int PyArg_ParseTupleAndKeywords(PyObject *arg, PyObject *kwdict,
                                   const char *format, char * const *kwlist, ...);

The *arg* and *format* parameters are identical to those of the
"PyArg_ParseTuple()" function.  The *kwdict* parameter is the
dictionary of keywords received as the third parameter from the Python
runtime.  The *kwlist* parameter is a "NULL"-terminated list of
strings which identify the parameters; the names are matched with the
type information from *format* from left to right.  On success,
"PyArg_ParseTupleAndKeywords()" returns true, otherwise it returns
false and raises an appropriate exception.

Informacja:

  Zagnieżdźone krotki nie mogą być wczytane gdy używane są parametry
  słów kluczowych! Parametry słów kluczowych przekazane do zadania
  które nie są obecne na liście *kwlist* spowodują że wyjątek
  "TypeError" zostanie zgłoszony.

Tu jest przykładowy moduł który używa słów kluczowych, oparty na
przykładzie Geoffa Philbricka (philbrick@hks.com):

   #define PY_SSIZE_T_CLEAN
   #include <Python.h>

   static PyObject *
   keywdarg_parrot(PyObject *self, PyObject *args, PyObject *keywds)
   {
       int voltage;
       const char *state = "a stiff";
       const char *action = "voom";
       const char *type = "Norwegian Blue";

       static char *kwlist[] = {"voltage", "state", "action", "type", NULL};

       if (!PyArg_ParseTupleAndKeywords(args, keywds, "i|sss", kwlist,
                                        &voltage, &state, &action, &type))
           return NULL;

       printf("-- This parrot wouldn't %s if you put %i Volts through it.\n",
              action, voltage);
       printf("-- Lovely plumage, the %s -- It's %s!\n", type, state);

       Py_RETURN_NONE;
   }

   static PyMethodDef keywdarg_methods[] = {
       /* The cast of the function is necessary since PyCFunction values
        * only take two PyObject* parameters, and keywdarg_parrot() takes
        * three.
        */
       {"parrot", (PyCFunction)(void(*)(void))keywdarg_parrot, METH_VARARGS | METH_KEYWORDS,
        "Print a lovely skit to standard output."},
       {NULL, NULL, 0, NULL}   /* sentinel */
   };

   static struct PyModuleDef keywdarg_module = {
       .m_base = PyModuleDef_HEAD_INIT,
       .m_name = "keywdarg",
       .m_size = 0,
       .m_methods = keywdarg_methods,
   };

   PyMODINIT_FUNC
   PyInit_keywdarg(void)
   {
       return PyModuleDef_Init(&keywdarg_module);
   }


1.9. Budowanie dowolnych wartości
=================================

This function is the counterpart to "PyArg_ParseTuple()".  It is
declared as follows:

   PyObject *Py_BuildValue(const char *format, ...);

It recognizes a set of format units similar to the ones recognized by
"PyArg_ParseTuple()", but the arguments (which are input to the
function, not output) must not be pointers, just values.  It returns a
new Python object, suitable for returning from a C function called
from Python.

One difference with "PyArg_ParseTuple()": while the latter requires
its first argument to be a tuple (since Python argument lists are
always represented as tuples internally), "Py_BuildValue()" does not
always build a tuple.  It builds a tuple only if its format string
contains two or more format units. If the format string is empty, it
returns "None"; if it contains exactly one format unit, it returns
whatever object is described by that format unit.  To force it to
return a tuple of size 0 or one, parenthesize the format string.

Examples (to the left the call, to the right the resulting Python
value):

   Py_BuildValue("")                        None
   Py_BuildValue("i", 123)                  123
   Py_BuildValue("iii", 123, 456, 789)      (123, 456, 789)
   Py_BuildValue("s", "hello")              'hello'
   Py_BuildValue("y", "hello")              b'hello'
   Py_BuildValue("ss", "hello", "world")    ('hello', 'world')
   Py_BuildValue("s#", "hello", 4)          'hell'
   Py_BuildValue("y#", "hello", 4)          b'hell'
   Py_BuildValue("()")                      ()
   Py_BuildValue("(i)", 123)                (123,)
   Py_BuildValue("(ii)", 123, 456)          (123, 456)
   Py_BuildValue("(i,i)", 123, 456)         (123, 456)
   Py_BuildValue("[i,i]", 123, 456)         [123, 456]
   Py_BuildValue("{s:i,s:i}",
                 "abc", 123, "def", 456)    {'abc': 123, 'def': 456}
   Py_BuildValue("((ii)(ii)) (ii)",
                 1, 2, 3, 4, 5, 6)          (((1, 2), (3, 4)), (5, 6))


1.10. Liczby odniesień
======================

In languages like C or C++, the programmer is responsible for dynamic
allocation and deallocation of memory on the heap.  In C, this is done
using the functions "malloc()" and "free()".  In C++, the operators
"new" and "delete" are used with essentially the same meaning and
we'll restrict the following discussion to the C case.

Every block of memory allocated with "malloc()" should eventually be
returned to the pool of available memory by exactly one call to
"free()". It is important to call "free()" at the right time.  If a
block's address is forgotten but "free()" is not called for it, the
memory it occupies cannot be reused until the program terminates.
This is called a *memory leak*.  On the other hand, if a program calls
"free()" for a block and then continues to use the block, it creates a
conflict with reuse of the block through another "malloc()" call.
This is called *using freed memory*. It has the same bad consequences
as referencing uninitialized data --- core dumps, wrong results,
mysterious crashes.

Typowymi przyczynami wycieków pamięci są nietypowe ścieżki przejścia
przez kod. Dla przykładu, zadanie może zaalokować blok pamięci,
wykonać pewne obliczenia, a potem uwolnić ten blok jeszcze raz. Teraz
zmiana w wymaganiach dla zadania może dodać test do obliczenia który
wykrywa warunek błędu i może wrócić wcześniej z zadania. Łatwo jest
zapomnieć aby uwolnić zaalokowany blok pamięci podczas wybierania tej
drogi wcześniejszego zakończenia, szczególnie gdy jest dodawane
później do kodu. Takie przecieki, gdy raz wprowadzone, często uchodzą
niewykryte przez długi czas: błędne wyjście jest wybierane tylko w
małym wycinku wszystkich wywołań, i większość nowoczesnych maszyn ma
mnóstwo wirtualnej pamięci, tak że wyciek staje się widoczny tylko w
długo działającym procesie który używa cieknącego zadania często.
Dlatego też, jest to ważne aby zapobiegać wyciekom przed ich
nastąpieniem, przez powzięcie konwencji kodowania lub strategii która
minimalizuje ten rodzaj błędu.

Since Python makes heavy use of "malloc()" and "free()", it needs a
strategy to avoid memory leaks as well as the use of freed memory.
The chosen method is called *reference counting*.  The principle is
simple: every object contains a counter, which is incremented when a
reference to the object is stored somewhere, and which is decremented
when a reference to it is deleted. When the counter reaches zero, the
last reference to the object has been deleted and the object is freed.

An alternative strategy is called *automatic garbage collection*.
(Sometimes, reference counting is also referred to as a garbage
collection strategy, hence my use of "automatic" to distinguish the
two.)  The big advantage of automatic garbage collection is that the
user doesn't need to call "free()" explicitly.  (Another claimed
advantage is an improvement in speed or memory usage --- this is no
hard fact however.)  The disadvantage is that for C, there is no truly
portable automatic garbage collector, while reference counting can be
implemented portably (as long as the functions "malloc()" and "free()"
are available --- which the C Standard guarantees). Maybe some day a
sufficiently portable automatic garbage collector will be available
for C. Until then, we'll have to live with reference counts.

Podczas gdy język pytonowski używa tradycyjnego wypełnienia zliczania
odniesień, on także oferuje wykrywanie cykli, które pracuje aby
wykrywać cykliczne odniesienia. To pozwala aplikacjom nie martwić się
o tworzenie bezpośrednich lub pośrednich cyklicznych odniesień; to są
słabości wypełnienia zbiórki śmieci opartego jedynie na zliczaniu
odniesień. Cykle odniesień składają się z przedmiotów które zawierają
(możliwie pośrednio) odniesienia do samych siebie, tak że każdy
przedmiot w cyklu ma liczbę odniesień która jest nie-zerowa. Typowe
wypełnienia zliczające odniesienia nie są w stanie przejąć z powrotem
pamięci należącej do któregokolwiek z przedmiotów w cyklu odniesień,
ani do której odnosi się któryś z przedmiotów w cyklu, nawet jeśli nie
ma więcej odniesień do cyklu samego w sobie.

The cycle detector is able to detect garbage cycles and can reclaim
them. The "gc" module exposes a way to run the detector (the
"collect()" function), as well as configuration interfaces and the
ability to disable the detector at runtime.


1.10.1. Zliczanie odniesień w języku pytonowskim
------------------------------------------------

There are two macros, "Py_INCREF(x)" and "Py_DECREF(x)", which handle
the incrementing and decrementing of the reference count.
"Py_DECREF()" also frees the object when the count reaches zero. For
flexibility, it doesn't call "free()" directly --- rather, it makes a
call through a function pointer in the object's *type object*.  For
this purpose (and others), every object also contains a pointer to its
type object.

The big question now remains: when to use "Py_INCREF(x)" and
"Py_DECREF(x)"? Let's first introduce some terms.  Nobody "owns" an
object; however, you can *own a reference* to an object.  An object's
reference count is now defined as the number of owned references to
it.  The owner of a reference is responsible for calling "Py_DECREF()"
when the reference is no longer needed.  Ownership of a reference can
be transferred.  There are three ways to dispose of an owned
reference: pass it on, store it, or call "Py_DECREF()". Forgetting to
dispose of an owned reference creates a memory leak.

It is also possible to *borrow* [2] a reference to an object.  The
borrower of a reference should not call "Py_DECREF()".  The borrower
must not hold on to the object longer than the owner from which it was
borrowed. Using a borrowed reference after the owner has disposed of
it risks using freed memory and should be avoided completely [3].

Zaletą pożyczania ponad posiadaniem odniesienia jest to że nie
potrzebujesz zaprzątać swojej uwagi pozbyciem się odniesienia na
wszystkich możliwych ścieżkach przejścia przez kod --- innymi słowy, z
pożyczonym odniesieniem nie musisz ryzykować wycieku gdy nastąpi
przedwczesne wyjście z programu. Wadą pożyczania ponad posiadaniem
jest to że istnieją pewne szczególne sytuacje gdzie w wydawałoby się
poprawnym kodzie pożyczone odniesienie może być użyte po tym jak
właściciel od którego zostało ono pożyczone faktycznie pozbył się go.

A borrowed reference can be changed into an owned reference by calling
"Py_INCREF()".  This does not affect the status of the owner from
which the reference was borrowed --- it creates a new owned reference,
and gives full owner responsibilities (the new owner must dispose of
the reference properly, as well as the previous owner).


1.10.2. Zasady właścicielskie
-----------------------------

Zawsze gdy odniesienie do przedmiotu jest przekazywane do lub z
zadania, jest częścią specyfiki sprzęgu zadania to czy własność jest
przekazywana z odniesieniem czy też nie.

Most functions that return a reference to an object pass on ownership
with the reference.  In particular, all functions whose function it is
to create a new object, such as "PyLong_FromLong()" and
"Py_BuildValue()", pass ownership to the receiver.  Even if the object
is not actually new, you still receive ownership of a new reference to
that object.  For instance, "PyLong_FromLong()" maintains a cache of
popular values and can return a reference to a cached item.

Many functions that extract objects from other objects also transfer
ownership with the reference, for instance "PyObject_GetAttrString()".
The picture is less clear, here, however, since a few common routines
are exceptions: "PyTuple_GetItem()", "PyList_GetItem()",
"PyDict_GetItem()", and "PyDict_GetItemString()" all return references
that you borrow from the tuple, list or dictionary.

The function "PyImport_AddModule()" also returns a borrowed reference,
even though it may actually create the object it returns: this is
possible because an owned reference to the object is stored in
"sys.modules".

When you pass an object reference into another function, in general,
the function borrows the reference from you --- if it needs to store
it, it will use "Py_INCREF()" to become an independent owner.  There
are exactly two important exceptions to this rule: "PyTuple_SetItem()"
and "PyList_SetItem()".  These functions take over ownership of the
item passed to them --- even if they fail!  (Note that
"PyDict_SetItem()" and friends don't take over ownership --- they are
"normal.")

When a C function is called from Python, it borrows references to its
arguments from the caller.  The caller owns a reference to the object,
so the borrowed reference's lifetime is guaranteed until the function
returns.  Only when such a borrowed reference must be stored or passed
on, it must be turned into an owned reference by calling
"Py_INCREF()".

Odniesienie do przedmiotu zwrócone z zadania C które jest wywołane z
poziomu języka pytonowskiego musi być posiadanym odniesieniem ---
prawo własności jest przekazywane z zadania do wywołującego to
ostatnie.


1.10.3. Cienki lód
------------------

Istnieje kilka sytuacji gdzie wydawałoby się nieszkodliwe użycie
pożyczonych odniesień może prowadzić do kłopotów. Wszystkie one mają
do czynienia z niejawnymi wezwaniami programu interpretującego
polecenia języka pytonowskiego, które mogą powodować że właściciel
odniesienia pozbędzie się go.

The first and most important case to know about is using "Py_DECREF()"
on an unrelated object while borrowing a reference to a list item.
For instance:

   void
   bug(PyObject *list)
   {
       PyObject *item = PyList_GetItem(list, 0);

       PyList_SetItem(list, 1, PyLong_FromLong(0L));
       PyObject_Print(item, stdout, 0); /* BUG! */
   }

To zadanie najpierw pożycza odniesienie do "list[0]", potem zamienia
"list[1]" na wartość "0", i ostatecznie wypisuje pożyczone
odniesienie. Wydaje się nieszkodliwe, czyż nie? A jednak jest!

Let's follow the control flow into "PyList_SetItem()".  The list owns
references to all its items, so when item 1 is replaced, it has to
dispose of the original item 1.  Now let's suppose the original item 1
was an instance of a user-defined class, and let's further suppose
that the class defined a "__del__()" method.  If this class instance
has a reference count of 1, disposing of it will call its "__del__()"
method. Internally, "PyList_SetItem()" calls "Py_DECREF()" on the
replaced item, which invokes replaced item's corresponding
"tp_dealloc" function. During deallocation, "tp_dealloc" calls
"tp_finalize", which is mapped to the "__del__()" method for class
instances (see **PEP 442**). This entire sequence happens
synchronously within the "PyList_SetItem()" call.

Since it is written in Python, the "__del__()" method can execute
arbitrary Python code.  Could it perhaps do something to invalidate
the reference to "item" in "bug()"?  You bet!  Assuming that the list
passed into "bug()" is accessible to the "__del__()" method, it could
execute a statement to the effect of "del list[0]", and assuming this
was the last reference to that object, it would free the memory
associated with it, thereby invalidating "item".

Rozwiązanie, gdy znasz już źródło problemu, jest łatwe: tymczasowo
zwiększyć ilość odniesień. Poprawna wersja zadania równa jest:

   void
   no_bug(PyObject *list)
   {
       PyObject *item = PyList_GetItem(list, 0);

       Py_INCREF(item);
       PyList_SetItem(list, 1, PyLong_FromLong(0L));
       PyObject_Print(item, stdout, 0);
       Py_DECREF(item);
   }

This is a true story.  An older version of Python contained variants
of this bug and someone spent a considerable amount of time in a C
debugger to figure out why his "__del__()" methods would fail...

The second case of problems with a borrowed reference is a variant
involving threads.  Normally, multiple threads in the Python
interpreter can't get in each other's way, because there is a *global
lock* protecting Python's entire object space. However, it is possible
to temporarily release this lock using the macro
"Py_BEGIN_ALLOW_THREADS", and to re-acquire it using
"Py_END_ALLOW_THREADS".  This is common around blocking I/O calls, to
let other threads use the processor while waiting for the I/O to
complete. Obviously, the following function has the same problem as
the previous one:

   void
   bug(PyObject *list)
   {
       PyObject *item = PyList_GetItem(list, 0);
       Py_BEGIN_ALLOW_THREADS
       ...some blocking I/O call...
       Py_END_ALLOW_THREADS
       PyObject_Print(item, stdout, 0); /* BUG! */
   }


1.10.4. Puste wskaźniki (NULL)
------------------------------

In general, functions that take object references as arguments do not
expect you to pass them "NULL" pointers, and will dump core (or cause
later core dumps) if you do so.  Functions that return object
references generally return "NULL" only to indicate that an exception
occurred.  The reason for not testing for "NULL" arguments is that
functions often pass the objects they receive on to other function ---
if each function were to test for "NULL", there would be a lot of
redundant tests and the code would run more slowly.

It is better to test for "NULL" only at the "source:" when a pointer
that may be "NULL" is received, for example, from "malloc()" or from a
function that may raise an exception.

The macros "Py_INCREF()" and "Py_DECREF()" do not check for "NULL"
pointers --- however, their variants "Py_XINCREF()" and "Py_XDECREF()"
do.

The macros for checking for a particular object type
("Pytype_Check()") don't check for "NULL" pointers --- again, there is
much code that calls several of these in a row to test an object
against various different expected types, and this would generate
redundant tests.  There are no variants with "NULL" checking.

The C function calling mechanism guarantees that the argument list
passed to C functions ("args" in the examples) is never "NULL" --- in
fact it guarantees that it is always a tuple [4].

It is a severe error to ever let a "NULL" pointer "escape" to the
Python user.


1.11. Pisanie rozszerzeń w C++
==============================

Jest możliwe pisanie modułów rozszerzających w C++. Niektóre
ograniczenia obowiązują. Jeśli główny program (program interpretujący
polecenia języka pytonowskiego) jest kompilowany i łączony przez
kompilator języka C, nadrzędne lub statyczne przedmioty z
konstruktorami nie mogą być używane. To nie jest problemem jeśli
główny program jest łączony przez kompilator C++. Zadania które będą
wezwane przez program interpretujący polecenia języka pytonowskiego (w
szczególności, zadania inicjujące moduł) muszą być deklarowane
używając "extern "C"". Nie jest to konieczne aby zawierać plik
nagłówkowy języka pytonowskiego w "extern "C" {...}" --- one używają
już tej formy jeśli symbol "__cplusplus" jest zdefiniowany (wszystkie
niedawne kompilatory C++ definiują ten symbol).


1.12. Dostarczanie sprzęgu programowania aplikacji (API) języka C dla modułu rozszerzającego
============================================================================================

Wiele modułów rozszerzających po prostu dostarcza nowych zadań i typów
aby były używane z języka pytonowskiego, ale czasami kod w module
rozszerzającym może być użyteczny dla innych rozszerzających modułów.
Na przykład, moduł rozszerzający mógłby wypełniać typ "kolekcji" który
działałby jak lista bez wprowadzonego porządku. Tak jak standardowy
typ listy języka pytonowskiego posiada sprzęg programowania aplikacji
języka C, który pozwala modułom rozszerzającym tworzenie i zmianę
list, ten nowy typ kolekcji powinien mieć zbiór zadań C dla
bezpośrednich zmian z innych modułów rozszerzających.

Na pierwszy rzut oka to wydaje się proste: napisać zadania (bez
deklarowania ich jako "statycznych", oczywiście), dostarczyć
odpowiedni plik nagłówkowy, i udokumentować API języka C. I faktycznie
to mogłoby zadziałać jeśli wszystkie rozszerzające moduły byłyby
zawsze złączone statycznie z interpreterem Pythona. Gdy moduły są
używane jako współdzielone biblioteki, jednakże, symbole zdefiniowane
w jednym module mogą nie być widoczne dla innych modułów. Szczegóły
widoczności zależą od systemu operacyjnego; niektóre systemy używają
jednej nadrzędnej przestrzeni nazw dla interpretera Pythona i
wszystkich modułów rozszerzających (dla Windows, na przykład), podczas
gdy inne wymagają jawnej listy importowanych symboli w czasie łączenia
modułów (AIX jest jednym z przykładów), lub oferują wybór różnych
strategii (większość Unix-ów). I nawet jeśli symbole są widoczne
nadrzędnie, moduł którego zadania ktoś chciałby uruchomić mogły nie
zostać jeszcze załadowane!

Przenośność zatem wymaga aby nie czynić żadnych założeń o widoczności
symboli. To oznacza, że wszystkie symbole w rozszerzających modułach
powinny być deklarowane jako "statyczne", z wyjątkiem zadania
zainicjowania modułu, w celu ominięcia wojen nazw z innymi modułami
rozszerzającymi (jak określono w rozdziale Zadanie zainicjowania i
tabela sposobów postępowania modułu.). I to oznacza, że symbole, które
*powinny* być dostępne z innych rozszerzających modułów muszą być
eksportowane w różny sposób.

Python provides a special mechanism to pass C-level information
(pointers) from one extension module to another one: Capsules. A
Capsule is a Python data type which stores a pointer (void*).
Capsules can only be created and accessed via their C API, but they
can be passed around like any other Python object. In particular,
they can be assigned to a name in an extension module's namespace.
Other extension modules can then import this module, retrieve the
value of this name, and then retrieve the pointer from the Capsule.

Istnieje wiele sposobów w jakie kapsuły mogą być używane aby wystawiać
na zewnątrz sprzęgi programowania aplikacji (API) języka C dla danego
modułu rozszerzającego. Każde zadanie mogłoby dostać swoją własną
kapsułę, lub wszystkie wskaźniki sprzęgu programowania aplikacji (API)
języka C mogłyby być zachowane w tabeli której adres byłby
opublikowany w kapsule. A różne zadania zachowania i odbioru
wskaźników mogłyby być rozprowadzone na różne sposoby pomiędzy moduły
dostarczające kod i moduły odbierające.

Whichever method you choose, it's important to name your Capsules
properly. The function "PyCapsule_New()" takes a name parameter (const
char*); you're permitted to pass in a "NULL" name, but we strongly
encourage you to specify a name.  Properly named Capsules provide a
degree of runtime type-safety; there is no feasible way to tell one
unnamed Capsule from another.

W szczególności, kapsułom używanym do wystawiania sprzęgów
programowania aplikacji języka C ( - z ang. - API) powinna być nadana
nazwa stosująca się do następującej konwencji:

   modulename.attributename

The convenience function "PyCapsule_Import()" makes it easy to load a
C API provided via a Capsule, but only if the Capsule's name matches
this convention.  This behavior gives C API users a high degree of
certainty that the Capsule they load contains the correct C API.

The following example demonstrates an approach that puts most of the
burden on the writer of the exporting module, which is appropriate for
commonly used library modules. It stores all C API pointers (just one
in the example!) in an array of void pointers which becomes the value
of a Capsule. The header file corresponding to the module provides a
macro that takes care of importing the module and retrieving its C API
pointers; client modules only have to call this macro before accessing
the C API.

The exporting module is a modification of the "spam" module from
section Prosty przykład. The function "spam.system()" does not call
the C library function "system()" directly, but a function
"PySpam_System()", which would of course do something more complicated
in reality (such as adding "spam" to every command). This function
"PySpam_System()" is also exported to other extension modules.

The function "PySpam_System()" is a plain C function, declared
"static" like everything else:

   static int
   PySpam_System(const char *command)
   {
       return system(command);
   }

The function "spam_system()" is modified in a trivial way:

   static PyObject *
   spam_system(PyObject *self, PyObject *args)
   {
       const char *command;
       int sts;

       if (!PyArg_ParseTuple(args, "s", &command))
           return NULL;
       sts = PySpam_System(command);
       return PyLong_FromLong(sts);
   }

Na początku modułu, zaraz za linią

   #include <Python.h>

muszą być dodane dwie linie:

   #define SPAM_MODULE
   #include "spammodule.h"

The "#define" is used to tell the header file that it is being
included in the exporting module, not a client module. Finally, the
module's "mod_exec" function must take care of initializing the C API
pointer array:

   static int
   spam_module_exec(PyObject *m)
   {
       static void *PySpam_API[PySpam_API_pointers];
       PyObject *c_api_object;

       /* Initialize the C API pointer array */
       PySpam_API[PySpam_System_NUM] = (void *)PySpam_System;

       /* Create a Capsule containing the API pointer array's address */
       c_api_object = PyCapsule_New((void *)PySpam_API, "spam._C_API", NULL);

       if (PyModule_Add(m, "_C_API", c_api_object) < 0) {
           return -1;
       }

       return 0;
   }

Note that "PySpam_API" is declared "static"; otherwise the pointer
array would disappear when "PyInit_spam()" terminates!

Większa część pracy jest wykonywana w pliku nagłówkowym
"spammodule.h", który wygląda następująco:

   #ifndef Py_SPAMMODULE_H
   #define Py_SPAMMODULE_H
   #ifdef __cplusplus
   extern "C" {
   #endif

   /* Header file for spammodule */

   /* C API functions */
   #define PySpam_System_NUM 0
   #define PySpam_System_RETURN int
   #define PySpam_System_PROTO (const char *command)

   /* Total number of C API pointers */
   #define PySpam_API_pointers 1


   #ifdef SPAM_MODULE
   /* This section is used when compiling spammodule.c */

   static PySpam_System_RETURN PySpam_System PySpam_System_PROTO;

   #else
   /* This section is used in modules that use spammodule's API */

   static void **PySpam_API;

   #define PySpam_System \
    (*(PySpam_System_RETURN (*)PySpam_System_PROTO) PySpam_API[PySpam_System_NUM])

   /* Return -1 on error, 0 on success.
    * PyCapsule_Import will set an exception if there's an error.
    */
   static int
   import_spam(void)
   {
       PySpam_API = (void **)PyCapsule_Import("spam._C_API", 0);
       return (PySpam_API != NULL) ? 0 : -1;
   }

   #endif

   #ifdef __cplusplus
   }
   #endif

   #endif /* !defined(Py_SPAMMODULE_H) */

All that a client module must do in order to have access to the
function "PySpam_System()" is to call the function (or rather macro)
"import_spam()" in its "mod_exec" function:

   static int
   client_module_exec(PyObject *m)
   {
       if (import_spam() < 0) {
           return -1;
       }
       /* additional initialization can happen here */
       return 0;
   }

Główną wadą tego podejścia jest to, że plik "spammodule.h" jest raczej
skomplikowany. Jednakże podstawowa struktura jest taka sama dla
każdego zadania które jest wystawiane na zewnątrz więc trzeba się tego
uczyć tylko raz.

Ostatecznie warto wspomnieć, że kapsuły dają dodatkowe możliwości
działania, które są szczególnie użyteczne dla umieszczania i
zabierania miejsca w pamięci wskaźników zachowywanych w kapsule.
Szczegóły są opisane w podręczniku użytkownika API Python/C w
rozdziale Capsules i w wypełnieniu programowym kapsuł (plików
"Include/pycapsule.h" i "Objects/pycapsule.c" w dystrybucji źródłowej
kodu Pythona).

-[ Przypisy ]-

[1] sprzęg dla tego zadania już istnieje w standardowym module "os"
    --- został on wybrany jako prosty i przejrzysty przykład.

[2] Metafora "pożyczania" odniesienia nie jest do końca poprawna:
    właściciel wciąż ma kopię odniesienia.

[3] Sprawdzanie że liczba odniesień jest przynajmniej 1 **nie działa**
    --- liczba odniesień sama w sobie może być w uwolnionej pamięci i
    dlatego może być ponownie użyta dla innego przedmiotu!

[4] Te gwarancje nie są w mocy gdy używasz "starego" sposobu
    wywoływania --- to jest wciąż znajdowane w dużej części
    istniejącego kodu.
