两个并发的 Python 进程可以在 Boost Python 中运行吗？

Question

我正在尝试在来自 boost::python 的 Python 解释器中运行并发 Python 脚本。这是一个简短的示例程序：

#include <Python.h>

#include <boost/python/exec.hpp>
#include <iostream>
#include <thread>

#include <boost/python/extract.hpp>
#include <boost/python/import.hpp>
#include <boost/python/object.hpp>

int main(int argc, char const *argv[]) {

  const char *prog = "def ack(m, n):\n"
                     "  if m == 0:\n"
                     "    return n + 1\n"
                     "  elif n == 0:\n"
                     "    return ack(m - 1, 1)\n"
                     "  else:\n"
                     "    return ack(m - 1, ack(m, n - 1))";

  Py_Initialize();
  try {
    std::thread t1([&prog]() {
      std::cout << "t1" << std::endl;

      boost::python::object mainModule = boost::python::import("__main__");
      boost::python::object mainNamespace = mainModule.attr("__dict__");

      boost::python::exec(prog, mainNamespace, mainNamespace);
      int val = boost::python::extract<int>(
          boost::python::eval("ack(3,3)", mainNamespace, mainNamespace));
      std::cout << "t1 result: " << val << std::endl;
    });

    std::thread t2([&prog]() {
      std::cout << "t2" << std::endl;

      boost::python::object mainModule = boost::python::import("__main__");
      boost::python::object mainNamespace = mainModule.attr("__dict__");

      boost::python::exec(prog, mainNamespace, mainNamespace);
      int val = boost::python::extract<int>(
          boost::python::eval("ack(3,4)", mainNamespace, mainNamespace));
      std::cout << "t2 result: " << val << std::endl;
    });

    t1.join();
    t2.join();
  } catch (boost::python::error_already_set const &e) {
    PyErr_Print();
  }

  return 0;
}

问题是程序间歇性地失败。我已经在两个不同的 Linux 机器上试过了。一方面，它失败了大约 3/4 的时间；另一方面，大约有 1/10 的时间。最常见的失败消息是没有帮助的：

RUN FINISHED; Segmentation fault; core dumped; real time: 60ms; user: 0ms; system: 0ms

Boost Pythnon 文档中有几个关于并发的诱人调用，但我尝试过的组合都没有帮助。 global interpreter lock (GIL) 似乎被设计为允许 C++ 访问 same Python 解释器线程，除非我误解了它。我想要两个完全独立的 Python 解释器同时运行。

This example 很接近，但使用两个独立的 C 线程，偶尔调用 Python 来完成一些工作。我正在尝试同时运行两个单独的 Python 进程。

This question 类似，尽管它提供的细节较少。在我的例子中，Python 解释器用于将在超级计算机上运行需要相当长的时间的外部进程联系在一起。他们不需要回调我的 C++ 应用程序。完成后，C++ 应用程序会从外部拖放文件中收集和显示结果。

Answer 1

AFAIK，约翰是正确的。我们从未找到在 Boost Python 中运行两个并发 Python 项目的方法。有三种方法可以避免这个问题。这是第一个：运行两个不同的 Python 解释器。

#include <Python.h>

#include <boost/python/exec.hpp>
#include <iostream>
#include <thread>
#include <sys/wait.h>

#include <boost/python/extract.hpp>
#include <boost/python/import.hpp>
#include <boost/python/object.hpp>

void python (std::string fork, int m, int n) {
  const char *prog = "def ack(m, n):\n"
                     "  if m == 0:\n"
                     "    return n + 1\n"
                     "  elif n == 0:\n"
                     "    return ack(m - 1, 1)\n"
                     "  else:\n"
                     "    return ack(m - 1, ack(m, n - 1))";

  Py_Initialize();
  try {
    std::cout << fork << std::endl;

    boost::python::object mainModule = boost::python::import("__main__");
    boost::python::object mainNamespace = mainModule.attr("__dict__");

    std::stringstream commandstream;
    commandstream << "ack(" << m << "," << n << ")";
    std::string command = commandstream.str();
    boost::python::exec(prog, mainNamespace, mainNamespace);
    int val = boost::python::extract<int>(boost::python::eval(command.c_str(), mainNamespace, mainNamespace));
    std::cout << fork << " result: " << val << std::endl;
  } catch (boost::python::error_already_set const &e) {
    PyErr_Print();
  }
}

int main (int argc, char const *argv[]) {
  pid_t pid = fork();
  if (pid == 0) {
    python("f1", 3, 4);
  } else if (pid > 0) {
    python("f2", 3, 3);

    int status;
    waitpid(pid, &status, 0);
  } else {
    std::cout << "Fork failed." << std::endl;
  }

  return 0;
}

第二种方式，也是我们最终使用的方式，是将运行 Python 解释器的代码放在一个外部可执行文件中并运行它。

第三个是阻塞线程直到第一个 Python 进程完成。如果每个 Python 进程预计需要很短的时间，这是可行的，但在我们的应用程序中并非如此，因此我们拒绝了这种替代方案。