如果放入命名空间包中，则子模块的python导入路径

Question

我有一个用 C 编写的 python 模块，它有一个主模块和一个子模块（名称带有点，不确定这是否可以称为真正的子模块）：

PyMODINIT_FUNC initsysipc(void) {
    PyObject *module = Py_InitModule3("sysipc", ...);
    ...
    init_sysipc_light();
}

static PyTypeObject FooType = { ... };
PyMODINIT_FUNC init_sysipc_light(void) {
    PyObject *module = Py_InitModule3("sysipc.light", ...);
    ...
    PyType_Ready(&FooType);
    PyModule_AddObject(module, "FooType", &FooType);
}

模块编译为sysipc.so，当我把它放在当前目录时，下面的导入没有问题：

import sysipc
import sysipc.light
from sysipc.light import FooType

问题是我想把这个模块放在一个命名空间包里面，文件夹结构是这样的：

company/
company/__init__.py
company/dept/
company/dept/__init__.py
company/dept/sys/
company/dept/sys/__init__.py
company/dept/sys/sysipc.so

所有三个__init__.py 只包括标准的setuptool 导入行：

__path__ = __import__('pkgutil').extend_path(__path__, __name__)

在当前目录中，以下导入不起作用：

from company.dept.sys import sysipc;
from company.dept.sys.sysipc.light import FooType;

在这种情况下我应该如何导入模块sysipc.light中定义的类型和方法？

====================================

更新实际错误：

我已经构建了sysipc.so，如果我在当前目录中运行 python 作为这个模块，导入将按预期工作：

[root@08649fea17ef 2]# python2
Python 2.7.18 (default, Jul 20 2020, 00:00:00)
[GCC 10.1.1 20200507 (Red Hat 10.1.1-1)] on linux2
Type "help", "copyright", "credits" or "license" for more information.
>>> import sysipc
>>> import sysipc.light
>>>

但是，如果我将其放入命名空间文件夹中，如下所示：

company/
company/__init__.py
company/dept
company/dept/__init__.py
company/dept/sys
company/dept/sys/sysipc.so
company/dept/sys/__init__.py

导入子模块将不起作用：

>>> from company.dept.sys import sysipc
>>> from company.dept.sys import sysipc.light
  File "<stdin>", line 1
    from company.dept.sys import sysipc.light
                                   ^
SyntaxError: invalid syntax
>>> from company.dept.sys.sysipc import light
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
ImportError: cannot import name light
>>>

该模块是用this simple code 构建的，它是为python2 构建的。我也有same example for python3。

Answer 1

引用https://www.python.org/dev/peps/pep-0489/#multiple-modules-in-one-library：

为了在一个共享库中支持多个 Python 模块，库可以导出其他 PyInit* 符号除了对应于库文件名的符号。

请注意，此机制目前只能用于加载额外的模块，不能找到它们。 （这是加载器机制的限制，此 PEP 不会尝试修改。） ...

也就是说，你需要对项目进行如下重构，让importlib能够在sysipc包中找到子模块light：

company/__init__.py
company/dept/__init__.py
company/dept/sys/__init__.py
company/dept/sys/sysipc/__init__.py
company/dept/sys/sysipc/sysipc.so
company/dept/sys/sysipc/light.so -> sysipc.so  # hardlink

light.so 和 sysipc.so 之间的硬链接可以通过以下方式创建：

ln company/dept/sys/sysipc/sysipc.so company/dept/sys/sysipc/light.so

然后在company/dept/sys/sysipc/__init__.py 中，您使用以下命令从sysipc.so 导入所有符号：

from .sysipc import *

此外，对于 Python2，您需要将子模块 C 扩展 init 函数的名称从 init_sysipc_light 更改为 init_light，或者对于 Python3，从 PyInit_sysipc_light 更改为 PyInit_light，因为 importlib 通过查找加载模块对于从动态模块导出的PyInit_<module name>，这里的模块名称只有light，即父包前缀不是（子）模块名称的一部分。

这是扩展代码（Python3）和几个测试函数：

#include <Python.h>

PyObject *sysipc_light_foo(PyObject *self, PyObject *args) {
  printf("[*] sysipc.light.foo\n");
  return PyLong_FromLong(0);
}

static PyMethodDef sysipc_light_methods[] = {
    {"foo", (PyCFunction)sysipc_light_foo, METH_VARARGS, "sysipc.light.foo function"},
    {NULL, NULL, 0, NULL}
};

static struct PyModuleDef sysipc_light_module = {
    PyModuleDef_HEAD_INIT,
    "sysipc.light",
    "sysipc child module",
    -1,
    sysipc_light_methods
};

PyMODINIT_FUNC PyInit_light(void)
{
    PyObject *module = NULL;

    module = PyModule_Create(&sysipc_light_module);

    return module;
}

PyObject *sysipc_bar(PyObject *self, PyObject *args) {
  printf("[*] sysipc.bar\n");
  return PyLong_FromLong(0);
}

static PyMethodDef sysipc_methods[] = {
    {"bar", (PyCFunction)sysipc_bar, METH_VARARGS, "sysipc.bar function"},
    {NULL, NULL, 0, NULL}
};

static struct PyModuleDef sysipc_module = {
    PyModuleDef_HEAD_INIT,
    "sysipc",
    "sysipc parent module",
    -1,
    sysipc_methods
};

PyMODINIT_FUNC PyInit_sysipc(void)
{
    PyObject *module = NULL;

    module = PyModule_Create(&sysipc_module);

    PyInit_light();

    return module;
}

test.py：

#!/usr/bin/env python3

from company.dept.sys import sysipc
from company.dept.sys.sysipc import light

sysipc.bar() 
light.foo()

输出：

[*] sysipc.bar
[*] sysipc.light.foo

Answer 2

这里有两个问题：第一，Py_InitModule 和朋友期望创建被导入的模块。提示是您传递给它的字符串不是模块的完全限定名称：Python 使用它已经知道的名称来确定在 sys.modules 中放置新对象的位置。但是，您可以使用 完全限定 名称； __file__ 等其他魔法属性将具有正确的值。

第二个问题是需要在包含模块上设置属性 light 才能使from 导入工作。

同时，没有理由有一个单独的初始化函数（解释器永远不会调用），并且将它们组合起来可以避免以后需要恢复指向模块的指针：

static PyTypeObject FooType = { ... };
PyMODINIT_FUNC initsysipc(void) {
    PyObject *module = Py_InitModule3("sysipc", ...);
    ...
    PyObject *const sub = Py_InitModule3("company.dept.sys.sysipc.light", ...);
    ...
    PyType_Ready(&FooType);
    // PyModule_AddObject steals a reference:
    Py_INCREF(FooType);
    PyModule_AddObject(sub, "FooType", &FooType);
    Py_INCREF(sub);
    PyModule_AddObject(module, "light", sub);
}

也就是说，sysipc 仍然不是一个合适的包：至少，它缺少__path__。如果这很重要，您可能更喜欢使用真实（如果更复杂）包架构的MEE's answer。