# Definindo módulos de extensão

A C extension for CPython is a shared library (for example, a `.so` file on Linux, `.pyd` DLL on Windows), which is loadable into the Python process (for example, it is compiled with compatible compiler settings), and which exports an export hook function (or an old-style initialization function).

Para ser importável por padrão (ou seja, por `importlib.machinery.ExtensionFileLoader`), a biblioteca compartilhada deve estar disponível em `sys.path` e deve ser nomeada após o nome do módulo mais uma extensão listada em `importlib.machinery.EXTENSION_SUFFIXES`.

Nota

A construção, o empacotamento e a distribuição de módulos de extensão são melhor realizados com ferramentas de terceiros e estão fora do escopo deste documento. Uma ferramenta adequada é o Setuptools, cuja documentação pode ser encontrada em https://setuptools.pypa.io/en/latest/setuptools.html.

## Extension export hook

Adicionado na versão 3.15: Support for the `PyModExport_<name>` export hook was added in Python 3.15. The older way of defining modules is still available: consult either the PyInit function section or earlier versions of this documentation if you plan to support earlier Python versions.

The export hook must be an exported function with the following signature:

PySlot *PyModExport_modulename(void)

For modules with ASCII-only names, the export hook must be named `PyModExport_<name>`, with `<name>` replaced by the module’s name.

For non-ASCII module names, the export hook must instead be named `PyModExportU_<name>` (note the `U`), with `<name>` encoded using Python’s punycode encoding with hyphens replaced by underscores. In Python:

    def hook_name(name):
        try:
            suffix = b'_' + name.encode('ascii')
        except UnicodeEncodeError:
            suffix = b'U_' + name.encode('punycode').replace(b'-', b'_')
        return b'PyModExport' + suffix

The export hook returns an array of `PySlot` entries, terminated by an entry with a slot ID of `0`. These slots describe how the module should be created and initialized.

This array must remain valid and constant until interpreter shutdown. Typically, it should use `static` storage. Prefer using the `Py_mod_create` and `Py_mod_exec` slots for any dynamic behavior.

The export hook may return `NULL` with an exception set to signal failure.

It is recommended to define the export hook function using a helper macro:

PyMODEXPORT_FUNC
  Parte da ABI Estável desde a versão 3.15.

  Declare an extension module export hook. This macro:

  - specifies the PySlot* return type,

  - adiciona quaisquer declarações de vinculação especiais exigidas pela plataforma e

  - para C++, declara a função como `extern "C"`.

Por exemplo, um módulo chamado `spam` seria definido assim:

    PyABIInfo_VAR(abi_info);

    static PySlot spam_slots[] = {
        PySlot_STATIC_DATA(Py_mod_abi, &abi_info),
        PySlot_STATIC_DATA(Py_mod_name, "spam"),
        PySlot_FUNC(Py_mod_init, spam_init_function),
        ...
        PySlot_END
    };

    PyMODEXPORT_FUNC
    PyModExport_spam(void)
    {
        return spam_slots;
    }

The export hook is typically the only non-`static` item defined in the module’s C source.

The hook should be kept short – ideally, one line as above. If you do need to use Python C API in this function, it is recommended to call `PyABIInfo_Check(&abi_info, "modulename")` first to raise an exception, rather than crash, in common cases of ABI mismatch.

Nota

It is possible to export multiple modules from a single shared library by defining multiple export hooks. However, importing them requires a custom importer or suitably named copies/links of the extension file, because Python’s import machinery only finds the function corresponding to the filename. See the Multiple modules in one library section in PEP 489 for details.

## Inicialização multifásica

The process of creating an extension module follows several phases:

- Python finds and calls the export hook to get information on how to create the module.

- Before any substantial code is executed, Python can determine which capabilities the module supports, and it can adjust the environment or refuse loading an incompatible extension. Slots like `Py_mod_abi`, `Py_mod_gil` and `Py_mod_multiple_interpreters` influence this step.

- By default, Python itself then creates the module object – that is, it does the equivalent of calling `__new__()` when creating an object. This step can be overridden using the `Py_mod_create` slot.

- Python sets initial module attributes like `__package__` and `__loader__`, and inserts the module object into `sys.modules`.

- Afterwards, the module object is initialized in an extension-specific way – the equivalent of `__init__()` when creating an object, or of executing top-level code in a Python-language module. The behavior is specified using the `Py_mod_exec` slot.

This is called multi-phase initialization to distinguish it from the legacy (but still supported) single-phase initialization, where an initialization function returns a fully constructed module.

Alterado na versão 3.5: Adicionado suporte para inicialização multifásica (PEP 489).

## Várias instâncias de módulo

By default, extension modules are not singletons. For example, if the `sys.modules` entry is removed and the module is re-imported, a new module object is created and, typically, populated with fresh method and type objects. The old module is subject to normal garbage collection. This mirrors the behavior of pure-Python modules.

Instâncias adicionais do módulo podem ser criadas em subinterpretadores ou após a reinicialização do tempo de execução do Python (`Py_Finalize()` e `Py_Initialize()`). Nesses casos, compartilhar objetos Python entre instâncias do módulo provavelmente causaria travamentos ou comportamento indefinido.

Para evitar tais problemas, cada instância de um módulo de extensão deve ser isolada: alterações em uma instância não devem afetar implicitamente as outras, e todos os estados pertencentes ao módulo, incluindo referências a objetos Python, devem ser específicos de uma instância específica do módulo. Consulte Isolando módulos de extensão para obter mais detalhes e um guia prático.

Uma maneira mais simples de evitar esses problemas é levantar um erro na inicialização repetida.

Espera-se que todos os módulos ofereçam suporte a subinterpretador, ou então sinalizem explicitamente a falta de suporte. Isso geralmente é obtido por isolamento ou bloqueio de inicializações repetidas, como acima. Um módulo também pode ser limitado ao interpretador principal usando o slot `Py_mod_multiple_interpreters`.

## `PyInit` function

Suavemente descontinuado desde a versão 3.15: This functionality will not get new features, but there are no plans to remove it.

Instead of `PyModExport_modulename()`, an extension module can define an older-style initialization function with the signature:

PyObject *PyInit_modulename(void)

Its name should be `PyInit_<name>`, with `<name>` replaced by the name of the module. For non-ASCII module names, use `PyInitU_<name>` instead, with `<name>` encoded in the same way as for the export hook (that is, using Punycode with underscores).

If a module exports both `PyInit_<name>` and `PyModExport_<name>`, the `PyInit_<name>` function is ignored.

Like with `PyMODEXPORT_FUNC`, it is recommended to define the initialization function using a helper macro:

PyMODINIT_FUNC

  Declara uma função de inicialização do módulo de extensão. Esta macro:

  - especifica o tipo de retorno PyObject*,

  - adiciona quaisquer declarações de vinculação especiais exigidas pela plataforma e

  - para C++, declara a função como `extern "C"`.

Normally, the initialization function (`PyInit_modulename`) returns a `PyModuleDef` instance with non-`NULL` `m_slots`. This allows Python to use multi-phase initialization.

Before it is returned, the `PyModuleDef` instance must be initialized using the following function:

PyObject *PyModuleDef_Init(PyModuleDef *def)
  Parte da ABI Estável desde a versão 3.5.

  Garante que uma definição de módulo é um objeto Python devidamente inicializado que reporta corretamente seu tipo e uma contagem de referências.

  Retorna def convertido para `PyObject*`, ou `NULL` se ocorrer um erro.

  Calling this function is required before returning a `PyModuleDef` from a module initialization function. It should not be used in other contexts.

  Observe que o Python assume que as estruturas `PyModuleDef` são alocadas estaticamente. Esta função pode retornar uma nova referência ou uma referência emprestada; esta referência não deve ser liberada.

  Adicionado na versão 3.5.

Por exemplo, um módulo chamado `spam` seria definido assim:

    static struct PyModuleDef spam_module = {
        .m_base = PyModuleDef_HEAD_INIT,
        .m_name = "spam",
        ...
    };

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

### Inicialização monofásica legada

Suavemente descontinuado desde a versão 3.15: A inicialização monofásica é um mecanismo legado para inicializar módulos de extensão, com desvantagens e falhas de projeto conhecidas. Os autores de módulos de extensão são incentivados a utilizar a inicialização multifásica.

However, there are no plans to remove support for it.

In single-phase initialization, the old-style initialization function (`PyInit_modulename`) should create, populate and return a module object. This is typically done using `PyModule_Create()` and functions like `PyModule_AddObjectRef()`.

A inicialização monofásica difere do padrão nas seguintes maneiras:

- Módulos monofásicos são, ou melhor, contêm, “singletons”.

  Quando o módulo é inicializado pela primeira vez, o Python salva o conteúdo do `__dict__` do módulo (ou seja, normalmente, as funções e os tipos do módulo).

  Para importações subsequentes, o Python não chama a função de inicialização novamente. Em vez disso, ele cria um novo objeto de módulo com um novo `__dict__` e copia o conteúdo salvo para ele. Por exemplo, dado um módulo monofásico `_testsinglephase` [1] que define uma função `sum` e uma classe de exceção `error`:

      >>> import sys
      >>> import _testsinglephase as one
      >>> del sys.modules['_testsinglephase']
      >>> import _testsinglephase as two
      >>> one is two
      False
      >>> one.__dict__ is two.__dict__
      False
      >>> one.sum is two.sum
      True
      >>> one.error is two.error
      True

  O comportamento exato deve ser considerado um detalhe da implementação do CPython.

- Para contornar o fato de que `PyInit_modulename` não aceita um argumento spec, parte do estado do mecanismo de importação é salvo e aplicado ao primeiro módulo adequado criado durante a chamada `PyInit_modulename`. Especificamente, quando um submódulo é importado, esse mecanismo adiciona o nome do pacote pai ao nome do módulo.

  Uma função monofásica `PyInit_modulename` deve criar “seu” objeto de módulo o mais rápido possível, antes que qualquer outro objeto de módulo possa ser criado.

- Nomes de módulos não ASCII (`PyInitU_modulename`) não são suportados.

- Módulos monofásicos oferecem suporte a funções de pesquisa de módulos como `PyState_FindModule()`.

- The module’s `PyModuleDef.m_slots` must be NULL.

[1]

`_testsinglephase` é um módulo interno usado no conjunto de autotestes do CPython; sua instalação pode ou não incluí-lo.