boost.python不支持并行？

Question

我正在尝试使用 boost.python 将一段 C++ 代码包装到 python lib 中，但是，我发现多个实例无法同时运行：

code (C++):

class Foo{
public:
    Foo(){}
    void run(){
        int seconds = 2;
        clock_t endwait;
        endwait = clock () + seconds * CLOCKS_PER_SEC ;
        while (clock() < endwait) {}
    }   

};

BOOST_PYTHON_MODULE(run_test)
{
   using namespace boost::python;

   class_<Foo>("test", init<>())
      .def("run", &Foo::run)
      ;   

}

which is compile using CMake (CMake):

add_library(run_test SHARED run_test.cpp)
target_link_libraries(run_test boost_python python2.7)

and tested以下代码（Python）：

class Dos(threading.Thread):
    def run(self):
        printl('performing DoS attack')

        proc = test()
        proc.run()

for i in range(5):
    t = Dos()
    t.start()

输出表明代码以一种非常奇怪的方式并行化。每个线程只需要 2 秒，并且在我的四核机器上应该同时运行 4 个线程：

[2011-11-04 13:57:01] performing DoS attack
 [2011-11-04 13:57:01] performing DoS attack
[2011-11-04 13:57:05] performing DoS attack
 [2011-11-04 13:57:05] performing DoS attack
[2011-11-04 13:57:09] performing DoS attack

感谢您的帮助！

Answer 1

您遇到的是 python 全局解释器锁。 GIL 一次只允许一个线程在 python 解释器中运行。

Boost.Python 的优点之一是您可以释放 GIL，执行 C++ 操作，然后在完成后将其收回。然而这也是一种责任。 Python 通常会定期释放 GIL，以便为其他线程提供运行的机会。如果您使用 C++，这就是您的工作。如果你拿着 GIL 花 2 个小时来处理数字，你将会冻结整个解释器。

通过一点反向 RAII 可以很容易地解决这个问题：

class releaseGIL{
public:
    inline releaseGIL(){
        save_state = PyEval_SaveThread();
    }

    inline ~releaseGIL(){
        PyEval_RestoreThread(save_state);
    }
private:
    PyThreadState *save_state;
};

现在您可以像这样更改代码：

class Foo{
public:
    Foo(){}
    void run(){
        {
            releaseGIL unlock = releaseGIL();
            int seconds = 2;
            clock_t endwait;
            endwait = clock () + seconds * CLOCKS_PER_SEC ;
            while (clock() < endwait) {}
        }
    }   
};

非常重要的是要注意，在不持有 GIL 的情况下，您不得触摸任何 python 代码、python 数据或调用解释器。这将导致你的解释器崩溃。

也可以走另一条路。当前未持有 GIL 的线程可以获取它，并调用 python。这可以是一个较早释放 GIL 的线程，也可以是一个在 C++ 中启动但从未拥有过 GIL 的线程。这是 RAII 类：

class AcquireGIL 
{
public:
    inline AcquireGIL(){
        state = PyGILState_Ensure();
    }

    inline ~AcquireGIL(){
        PyGILState_Release(state);
    }
private:
    PyGILState_STATE state;
};

用法留给学生作为练习。

附加说明（我总是忘记提及这一点）：

如果你打算在 C++ 中搞乱 GIL，你的模块定义需要从以下代码开始：

BOOST_PYTHON_MODULE(ModuleName)
{
    PyEval_InitThreads();

    ...
}