Разработка C-расширений для эффективного управления списками Python

Как обработать список, не требуя обязательного типа списка (принять кортеж или любую последовательность)?

Если функция должна принимать не только список, но и кортеж или другую последовательность, удобно использовать PySequence_Fast. Эта функция преобразует любой итерируемый объект во внутреннее представление, гарантирующее быстрый доступ по индексу.

static PyObject* sum_sequence(PyObject* self, PyObject* args) {
    PyObject* seq;
    if (!PyArg_ParseTuple(args, "O", &seq))
        return NULL;

    PyObject* fast = PySequence_Fast(seq, "argument must be iterable");
    if (!fast) return NULL;

    Py_ssize_t size = PySequence_Fast_GET_SIZE(fast);
    long total = 0;
    for (Py_ssize_t i = 0; i < size; i++) {
        PyObject* item = PySequence_Fast_GET_ITEM(fast, i);
        if (!PyLong_Check(item)) {
            PyErr_SetString(PyExc_TypeError, "All items must be int");
            Py_DECREF(fast);
            return NULL;
        }
        total += PyLong_AsLong(item);
    }
    Py_DECREF(fast);
    return PyLong_FromLong(total);
}
  

Use python in c (использование python в коде c (встраивание))

Пояснения: PySequence_Fast возвращает новый объект (или тот же, если он уже быстрый). Владельцем ссылки становится вызывающий, поэтому в конце необходим Py_DECREF. Доступ к элементам через макросы PySequence_Fast_GET_ITEM.

Как создать новый список в C и вернуть его в Python?

Построение списка в C часто требуется для возврата набора результатов. Используется PyList_New для создания пустого списка или списка заданной длины, а затем PyList_SetItem или PyList_Append для заполнения.

static PyObject* make_double_list(PyObject* self, PyObject* args) {
    PyObject* list_in;
    if (!PyArg_ParseTuple(args, "O!", &PyList_Type, &list_in))
        return NULL;

    Py_ssize_t n = PyList_Size(list_in);
    PyObject* list_out = PyList_New(n);
    if (!list_out) return NULL;

    for (Py_ssize_t i = 0; i < n; i++) {
        PyObject* item = PyList_GetItem(list_in, i);
        PyObject* doubled = PyNumber_Multiply(item, PyLong_FromLong(2));
        if (!doubled) {
            Py_DECREF(list_out);
            return NULL;
        }
        PyList_SetItem(list_out, i, doubled); // steals reference
    }
    return list_out;
}
  

Python c types (библиотека ctypes в python)

Важный момент: PyList_SetItem крадёт ссылку на элемент (steals reference), поэтому после вызова не требуется Py_DECREF для doubled. Однако если происходит ошибка внутри цикла, нужно освободить уже созданный список.

Как изменить существующий список на месте?

Для модификации элементов списка без создания нового объекта используется PyList_SetItem. Функция заменяет элемент по индексу, крадя ссылку на новый объект и освобождая старый.

static PyObject* negate_list(PyObject* self, PyObject* args) {
    PyObject* list;
    if (!PyArg_ParseTuple(args, "O!", &PyList_Type, &list))
        return NULL;
    Py_ssize_t n = PyList_Size(list);
    for (Py_ssize_t i = 0; i < n; i++) {
        PyObject* item = PyList_GetItem(list, i);
        PyObject* neg = PyNumber_Negative(item);
        if (!neg) return NULL;
        PyList_SetItem(list, i, neg); // steals ref, old item DECREFed
    }
    Py_RETURN_NONE;
}
  

Python load c lib (загрузка c библиотеки в python)

Особенности: после PyList_SetItem старый элемент автоматически освобождается, поэтому не нужно вызывать Py_DECREF отдельно. Такой подход позволяет эффективно работать со списками без копирования.

Как обработать ошибки при работе с элементами списка?

При извлечении элементов через PyList_GetItem ошибка индекса не генерируется (функция возвращает NULL только при неверном индексе). Но чаще ошибки возникают при преобразовании типов. Следует всегда проверять успешность операций и вызывать PyErr_SetString с описанием.

static PyObject* safe_sum(PyObject* self, PyObject* args) {
    PyObject* list;
    if (!PyArg_ParseTuple(args, "O!", &PyList_Type, &list))
        return NULL;
    Py_ssize_t n = PyList_Size(list);
    long total = 0;
    for (Py_ssize_t i = 0; i < n; i++) {
        PyObject* item = PyList_GetItem(list, i);
        if (item == NULL) {  // rarely happens if list unchanged
            return NULL;
        }
        PyObject* num = PyNumber_Long(item);
        if (!num) {
            PyErr_SetString(PyExc_TypeError, "item cannot be converted to int");
            return NULL;
        }
        total += PyLong_AsLong(num);
        Py_DECREF(num);
    }
    return PyLong_FromLong(total);
}
  

Примечание: PyNumber_Long принимает любой объект, поддерживающий преобразование. Это более гибко, чем прямая проверка PyLong_Check.