Issue 1577: shutil.move() where destination is a directory was doing a
[python.git] / Doc / c-api / init.rst
blobdd2c5314f2ce59d0942402b6108676bbe877718a
1 .. highlightlang:: c
4 .. _initialization:
6 *****************************************
7 Initialization, Finalization, and Threads
8 *****************************************
11 .. cfunction:: void Py_Initialize()
13    .. index::
14       single: Py_SetProgramName()
15       single: PyEval_InitThreads()
16       single: PyEval_ReleaseLock()
17       single: PyEval_AcquireLock()
18       single: modules (in module sys)
19       single: path (in module sys)
20       module: __builtin__
21       module: __main__
22       module: sys
23       triple: module; search; path
24       single: PySys_SetArgv()
25       single: Py_Finalize()
27    Initialize the Python interpreter.  In an application embedding  Python, this
28    should be called before using any other Python/C API functions; with the
29    exception of :cfunc:`Py_SetProgramName`, :cfunc:`PyEval_InitThreads`,
30    :cfunc:`PyEval_ReleaseLock`, and :cfunc:`PyEval_AcquireLock`. This initializes
31    the table of loaded modules (``sys.modules``), and creates the fundamental
32    modules :mod:`__builtin__`, :mod:`__main__` and :mod:`sys`.  It also initializes
33    the module search path (``sys.path``). It does not set ``sys.argv``; use
34    :cfunc:`PySys_SetArgv` for that.  This is a no-op when called for a second time
35    (without calling :cfunc:`Py_Finalize` first).  There is no return value; it is a
36    fatal error if the initialization fails.
39 .. cfunction:: void Py_InitializeEx(int initsigs)
41    This function works like :cfunc:`Py_Initialize` if *initsigs* is 1. If
42    *initsigs* is 0, it skips initialization registration of signal handlers, which
43    might be useful when Python is embedded.
45    .. versionadded:: 2.4
48 .. cfunction:: int Py_IsInitialized()
50    Return true (nonzero) when the Python interpreter has been initialized, false
51    (zero) if not.  After :cfunc:`Py_Finalize` is called, this returns false until
52    :cfunc:`Py_Initialize` is called again.
55 .. cfunction:: void Py_Finalize()
57    Undo all initializations made by :cfunc:`Py_Initialize` and subsequent use of
58    Python/C API functions, and destroy all sub-interpreters (see
59    :cfunc:`Py_NewInterpreter` below) that were created and not yet destroyed since
60    the last call to :cfunc:`Py_Initialize`.  Ideally, this frees all memory
61    allocated by the Python interpreter.  This is a no-op when called for a second
62    time (without calling :cfunc:`Py_Initialize` again first).  There is no return
63    value; errors during finalization are ignored.
65    This function is provided for a number of reasons.  An embedding application
66    might want to restart Python without having to restart the application itself.
67    An application that has loaded the Python interpreter from a dynamically
68    loadable library (or DLL) might want to free all memory allocated by Python
69    before unloading the DLL. During a hunt for memory leaks in an application a
70    developer might want to free all memory allocated by Python before exiting from
71    the application.
73    **Bugs and caveats:** The destruction of modules and objects in modules is done
74    in random order; this may cause destructors (:meth:`__del__` methods) to fail
75    when they depend on other objects (even functions) or modules.  Dynamically
76    loaded extension modules loaded by Python are not unloaded.  Small amounts of
77    memory allocated by the Python interpreter may not be freed (if you find a leak,
78    please report it).  Memory tied up in circular references between objects is not
79    freed.  Some memory allocated by extension modules may not be freed.  Some
80    extensions may not work properly if their initialization routine is called more
81    than once; this can happen if an application calls :cfunc:`Py_Initialize` and
82    :cfunc:`Py_Finalize` more than once.
85 .. cfunction:: PyThreadState* Py_NewInterpreter()
87    .. index::
88       module: __builtin__
89       module: __main__
90       module: sys
91       single: stdout (in module sys)
92       single: stderr (in module sys)
93       single: stdin (in module sys)
95    Create a new sub-interpreter.  This is an (almost) totally separate environment
96    for the execution of Python code.  In particular, the new interpreter has
97    separate, independent versions of all imported modules, including the
98    fundamental modules :mod:`__builtin__`, :mod:`__main__` and :mod:`sys`.  The
99    table of loaded modules (``sys.modules``) and the module search path
100    (``sys.path``) are also separate.  The new environment has no ``sys.argv``
101    variable.  It has new standard I/O stream file objects ``sys.stdin``,
102    ``sys.stdout`` and ``sys.stderr`` (however these refer to the same underlying
103    :ctype:`FILE` structures in the C library).
105    The return value points to the first thread state created in the new
106    sub-interpreter.  This thread state is made in the current thread state.
107    Note that no actual thread is created; see the discussion of thread states
108    below.  If creation of the new interpreter is unsuccessful, *NULL* is
109    returned; no exception is set since the exception state is stored in the
110    current thread state and there may not be a current thread state.  (Like all
111    other Python/C API functions, the global interpreter lock must be held before
112    calling this function and is still held when it returns; however, unlike most
113    other Python/C API functions, there needn't be a current thread state on
114    entry.)
116    .. index::
117       single: Py_Finalize()
118       single: Py_Initialize()
120    Extension modules are shared between (sub-)interpreters as follows: the first
121    time a particular extension is imported, it is initialized normally, and a
122    (shallow) copy of its module's dictionary is squirreled away.  When the same
123    extension is imported by another (sub-)interpreter, a new module is initialized
124    and filled with the contents of this copy; the extension's ``init`` function is
125    not called.  Note that this is different from what happens when an extension is
126    imported after the interpreter has been completely re-initialized by calling
127    :cfunc:`Py_Finalize` and :cfunc:`Py_Initialize`; in that case, the extension's
128    ``initmodule`` function *is* called again.
130    .. index:: single: close() (in module os)
132    **Bugs and caveats:** Because sub-interpreters (and the main interpreter) are
133    part of the same process, the insulation between them isn't perfect --- for
134    example, using low-level file operations like  :func:`os.close` they can
135    (accidentally or maliciously) affect each other's open files.  Because of the
136    way extensions are shared between (sub-)interpreters, some extensions may not
137    work properly; this is especially likely when the extension makes use of
138    (static) global variables, or when the extension manipulates its module's
139    dictionary after its initialization.  It is possible to insert objects created
140    in one sub-interpreter into a namespace of another sub-interpreter; this should
141    be done with great care to avoid sharing user-defined functions, methods,
142    instances or classes between sub-interpreters, since import operations executed
143    by such objects may affect the wrong (sub-)interpreter's dictionary of loaded
144    modules.  (XXX This is a hard-to-fix bug that will be addressed in a future
145    release.)
147    Also note that the use of this functionality is incompatible with extension
148    modules such as PyObjC and ctypes that use the :cfunc:`PyGILState_\*` APIs (and
149    this is inherent in the way the :cfunc:`PyGILState_\*` functions work).  Simple
150    things may work, but confusing behavior will always be near.
153 .. cfunction:: void Py_EndInterpreter(PyThreadState *tstate)
155    .. index:: single: Py_Finalize()
157    Destroy the (sub-)interpreter represented by the given thread state. The given
158    thread state must be the current thread state.  See the discussion of thread
159    states below.  When the call returns, the current thread state is *NULL*.  All
160    thread states associated with this interpreter are destroyed.  (The global
161    interpreter lock must be held before calling this function and is still held
162    when it returns.)  :cfunc:`Py_Finalize` will destroy all sub-interpreters that
163    haven't been explicitly destroyed at that point.
166 .. cfunction:: void Py_SetProgramName(char *name)
168    .. index::
169       single: Py_Initialize()
170       single: main()
171       single: Py_GetPath()
173    This function should be called before :cfunc:`Py_Initialize` is called for
174    the first time, if it is called at all.  It tells the interpreter the value
175    of the ``argv[0]`` argument to the :cfunc:`main` function of the program.
176    This is used by :cfunc:`Py_GetPath` and some other functions below to find
177    the Python run-time libraries relative to the interpreter executable.  The
178    default value is ``'python'``.  The argument should point to a
179    zero-terminated character string in static storage whose contents will not
180    change for the duration of the program's execution.  No code in the Python
181    interpreter will change the contents of this storage.
184 .. cfunction:: char* Py_GetProgramName()
186    .. index:: single: Py_SetProgramName()
188    Return the program name set with :cfunc:`Py_SetProgramName`, or the default.
189    The returned string points into static storage; the caller should not modify its
190    value.
193 .. cfunction:: char* Py_GetPrefix()
195    Return the *prefix* for installed platform-independent files. This is derived
196    through a number of complicated rules from the program name set with
197    :cfunc:`Py_SetProgramName` and some environment variables; for example, if the
198    program name is ``'/usr/local/bin/python'``, the prefix is ``'/usr/local'``. The
199    returned string points into static storage; the caller should not modify its
200    value.  This corresponds to the :makevar:`prefix` variable in the top-level
201    :file:`Makefile` and the :option:`--prefix` argument to the :program:`configure`
202    script at build time.  The value is available to Python code as ``sys.prefix``.
203    It is only useful on Unix.  See also the next function.
206 .. cfunction:: char* Py_GetExecPrefix()
208    Return the *exec-prefix* for installed platform-*dependent* files.  This is
209    derived through a number of complicated rules from the program name set with
210    :cfunc:`Py_SetProgramName` and some environment variables; for example, if the
211    program name is ``'/usr/local/bin/python'``, the exec-prefix is
212    ``'/usr/local'``.  The returned string points into static storage; the caller
213    should not modify its value.  This corresponds to the :makevar:`exec_prefix`
214    variable in the top-level :file:`Makefile` and the :option:`--exec-prefix`
215    argument to the :program:`configure` script at build  time.  The value is
216    available to Python code as ``sys.exec_prefix``.  It is only useful on Unix.
218    Background: The exec-prefix differs from the prefix when platform dependent
219    files (such as executables and shared libraries) are installed in a different
220    directory tree.  In a typical installation, platform dependent files may be
221    installed in the :file:`/usr/local/plat` subtree while platform independent may
222    be installed in :file:`/usr/local`.
224    Generally speaking, a platform is a combination of hardware and software
225    families, e.g.  Sparc machines running the Solaris 2.x operating system are
226    considered the same platform, but Intel machines running Solaris 2.x are another
227    platform, and Intel machines running Linux are yet another platform.  Different
228    major revisions of the same operating system generally also form different
229    platforms.  Non-Unix operating systems are a different story; the installation
230    strategies on those systems are so different that the prefix and exec-prefix are
231    meaningless, and set to the empty string. Note that compiled Python bytecode
232    files are platform independent (but not independent from the Python version by
233    which they were compiled!).
235    System administrators will know how to configure the :program:`mount` or
236    :program:`automount` programs to share :file:`/usr/local` between platforms
237    while having :file:`/usr/local/plat` be a different filesystem for each
238    platform.
241 .. cfunction:: char* Py_GetProgramFullPath()
243    .. index::
244       single: Py_SetProgramName()
245       single: executable (in module sys)
247    Return the full program name of the Python executable; this is  computed as a
248    side-effect of deriving the default module search path  from the program name
249    (set by :cfunc:`Py_SetProgramName` above). The returned string points into
250    static storage; the caller should not modify its value.  The value is available
251    to Python code as ``sys.executable``.
254 .. cfunction:: char* Py_GetPath()
256    .. index::
257       triple: module; search; path
258       single: path (in module sys)
260    Return the default module search path; this is computed from the  program name
261    (set by :cfunc:`Py_SetProgramName` above) and some environment variables.  The
262    returned string consists of a series of directory names separated by a platform
263    dependent delimiter character.  The delimiter character is ``':'`` on Unix and
264    Mac OS X, ``';'`` on Windows.  The returned string points into static storage;
265    the caller should not modify its value.  The value is available to Python code
266    as the list ``sys.path``, which may be modified to change the future search path
267    for loaded modules.
269    .. XXX should give the exact rules
272 .. cfunction:: const char* Py_GetVersion()
274    Return the version of this Python interpreter.  This is a string that looks
275    something like ::
277       "1.5 (#67, Dec 31 1997, 22:34:28) [GCC 2.7.2.2]"
279    .. index:: single: version (in module sys)
281    The first word (up to the first space character) is the current Python version;
282    the first three characters are the major and minor version separated by a
283    period.  The returned string points into static storage; the caller should not
284    modify its value.  The value is available to Python code as ``sys.version``.
287 .. cfunction:: const char* Py_GetBuildNumber()
289    Return a string representing the Subversion revision that this Python executable
290    was built from.  This number is a string because it may contain a trailing 'M'
291    if Python was built from a mixed revision source tree.
293    .. versionadded:: 2.5
296 .. cfunction:: const char* Py_GetPlatform()
298    .. index:: single: platform (in module sys)
300    Return the platform identifier for the current platform.  On Unix, this is
301    formed from the "official" name of the operating system, converted to lower
302    case, followed by the major revision number; e.g., for Solaris 2.x, which is
303    also known as SunOS 5.x, the value is ``'sunos5'``.  On Mac OS X, it is
304    ``'darwin'``.  On Windows, it is ``'win'``.  The returned string points into
305    static storage; the caller should not modify its value.  The value is available
306    to Python code as ``sys.platform``.
309 .. cfunction:: const char* Py_GetCopyright()
311    Return the official copyright string for the current Python version, for example
313    ``'Copyright 1991-1995 Stichting Mathematisch Centrum, Amsterdam'``
315    .. index:: single: copyright (in module sys)
317    The returned string points into static storage; the caller should not modify its
318    value.  The value is available to Python code as ``sys.copyright``.
321 .. cfunction:: const char* Py_GetCompiler()
323    Return an indication of the compiler used to build the current Python version,
324    in square brackets, for example::
326       "[GCC 2.7.2.2]"
328    .. index:: single: version (in module sys)
330    The returned string points into static storage; the caller should not modify its
331    value.  The value is available to Python code as part of the variable
332    ``sys.version``.
335 .. cfunction:: const char* Py_GetBuildInfo()
337    Return information about the sequence number and build date and time  of the
338    current Python interpreter instance, for example ::
340       "#67, Aug  1 1997, 22:34:28"
342    .. index:: single: version (in module sys)
344    The returned string points into static storage; the caller should not modify its
345    value.  The value is available to Python code as part of the variable
346    ``sys.version``.
349 .. cfunction:: void PySys_SetArgv(int argc, char **argv)
351    .. index::
352       single: main()
353       single: Py_FatalError()
354       single: argv (in module sys)
356    Set ``sys.argv`` based on *argc* and *argv*.  These parameters are similar to
357    those passed to the program's :cfunc:`main` function with the difference that
358    the first entry should refer to the script file to be executed rather than the
359    executable hosting the Python interpreter.  If there isn't a script that will be
360    run, the first entry in *argv* can be an empty string.  If this function fails
361    to initialize ``sys.argv``, a fatal condition is signalled using
362    :cfunc:`Py_FatalError`.
364    .. XXX impl. doesn't seem consistent in allowing 0/NULL for the params;
365       check w/ Guido.
368 .. _threads:
370 Thread State and the Global Interpreter Lock
371 ============================================
373 .. index::
374    single: global interpreter lock
375    single: interpreter lock
376    single: lock, interpreter
378 The Python interpreter is not fully thread safe.  In order to support
379 multi-threaded Python programs, there's a global lock that must be held by the
380 current thread before it can safely access Python objects. Without the lock,
381 even the simplest operations could cause problems in a multi-threaded program:
382 for example, when two threads simultaneously increment the reference count of
383 the same object, the reference count could end up being incremented only once
384 instead of twice.
386 .. index:: single: setcheckinterval() (in module sys)
388 Therefore, the rule exists that only the thread that has acquired the global
389 interpreter lock may operate on Python objects or call Python/C API functions.
390 In order to support multi-threaded Python programs, the interpreter regularly
391 releases and reacquires the lock --- by default, every 100 bytecode instructions
392 (this can be changed with  :func:`sys.setcheckinterval`).  The lock is also
393 released and reacquired around potentially blocking I/O operations like reading
394 or writing a file, so that other threads can run while the thread that requests
395 the I/O is waiting for the I/O operation to complete.
397 .. index::
398    single: PyThreadState
399    single: PyThreadState
401 The Python interpreter needs to keep some bookkeeping information separate per
402 thread --- for this it uses a data structure called :ctype:`PyThreadState`.
403 There's one global variable, however: the pointer to the current
404 :ctype:`PyThreadState` structure.  While most thread packages have a way to
405 store "per-thread global data," Python's internal platform independent thread
406 abstraction doesn't support this yet.  Therefore, the current thread state must
407 be manipulated explicitly.
409 This is easy enough in most cases.  Most code manipulating the global
410 interpreter lock has the following simple structure::
412    Save the thread state in a local variable.
413    Release the interpreter lock.
414    ...Do some blocking I/O operation...
415    Reacquire the interpreter lock.
416    Restore the thread state from the local variable.
418 This is so common that a pair of macros exists to simplify it::
420    Py_BEGIN_ALLOW_THREADS
421    ...Do some blocking I/O operation...
422    Py_END_ALLOW_THREADS
424 .. index::
425    single: Py_BEGIN_ALLOW_THREADS
426    single: Py_END_ALLOW_THREADS
428 The :cmacro:`Py_BEGIN_ALLOW_THREADS` macro opens a new block and declares a
429 hidden local variable; the :cmacro:`Py_END_ALLOW_THREADS` macro closes the
430 block.  Another advantage of using these two macros is that when Python is
431 compiled without thread support, they are defined empty, thus saving the thread
432 state and lock manipulations.
434 When thread support is enabled, the block above expands to the following code::
436    PyThreadState *_save;
438    _save = PyEval_SaveThread();
439    ...Do some blocking I/O operation...
440    PyEval_RestoreThread(_save);
442 Using even lower level primitives, we can get roughly the same effect as
443 follows::
445    PyThreadState *_save;
447    _save = PyThreadState_Swap(NULL);
448    PyEval_ReleaseLock();
449    ...Do some blocking I/O operation...
450    PyEval_AcquireLock();
451    PyThreadState_Swap(_save);
453 .. index::
454    single: PyEval_RestoreThread()
455    single: errno
456    single: PyEval_SaveThread()
457    single: PyEval_ReleaseLock()
458    single: PyEval_AcquireLock()
460 There are some subtle differences; in particular, :cfunc:`PyEval_RestoreThread`
461 saves and restores the value of the  global variable :cdata:`errno`, since the
462 lock manipulation does not guarantee that :cdata:`errno` is left alone.  Also,
463 when thread support is disabled, :cfunc:`PyEval_SaveThread` and
464 :cfunc:`PyEval_RestoreThread` don't manipulate the lock; in this case,
465 :cfunc:`PyEval_ReleaseLock` and :cfunc:`PyEval_AcquireLock` are not available.
466 This is done so that dynamically loaded extensions compiled with thread support
467 enabled can be loaded by an interpreter that was compiled with disabled thread
468 support.
470 The global interpreter lock is used to protect the pointer to the current thread
471 state.  When releasing the lock and saving the thread state, the current thread
472 state pointer must be retrieved before the lock is released (since another
473 thread could immediately acquire the lock and store its own thread state in the
474 global variable). Conversely, when acquiring the lock and restoring the thread
475 state, the lock must be acquired before storing the thread state pointer.
477 Why am I going on with so much detail about this?  Because when threads are
478 created from C, they don't have the global interpreter lock, nor is there a
479 thread state data structure for them.  Such threads must bootstrap themselves
480 into existence, by first creating a thread state data structure, then acquiring
481 the lock, and finally storing their thread state pointer, before they can start
482 using the Python/C API.  When they are done, they should reset the thread state
483 pointer, release the lock, and finally free their thread state data structure.
485 Beginning with version 2.3, threads can now take advantage of the
486 :cfunc:`PyGILState_\*` functions to do all of the above automatically.  The
487 typical idiom for calling into Python from a C thread is now::
489    PyGILState_STATE gstate;
490    gstate = PyGILState_Ensure();
492    /* Perform Python actions here.  */
493    result = CallSomeFunction();
494    /* evaluate result */
496    /* Release the thread. No Python API allowed beyond this point. */
497    PyGILState_Release(gstate);
499 Note that the :cfunc:`PyGILState_\*` functions assume there is only one global
500 interpreter (created automatically by :cfunc:`Py_Initialize`).  Python still
501 supports the creation of additional interpreters (using
502 :cfunc:`Py_NewInterpreter`), but mixing multiple interpreters and the
503 :cfunc:`PyGILState_\*` API is unsupported.
506 .. ctype:: PyInterpreterState
508    This data structure represents the state shared by a number of cooperating
509    threads.  Threads belonging to the same interpreter share their module
510    administration and a few other internal items. There are no public members in
511    this structure.
513    Threads belonging to different interpreters initially share nothing, except
514    process state like available memory, open file descriptors and such.  The global
515    interpreter lock is also shared by all threads, regardless of to which
516    interpreter they belong.
519 .. ctype:: PyThreadState
521    This data structure represents the state of a single thread.  The only public
522    data member is :ctype:`PyInterpreterState \*`:attr:`interp`, which points to
523    this thread's interpreter state.
526 .. cfunction:: void PyEval_InitThreads()
528    .. index::
529       single: PyEval_ReleaseLock()
530       single: PyEval_ReleaseThread()
531       single: PyEval_SaveThread()
532       single: PyEval_RestoreThread()
534    Initialize and acquire the global interpreter lock.  It should be called in the
535    main thread before creating a second thread or engaging in any other thread
536    operations such as :cfunc:`PyEval_ReleaseLock` or
537    ``PyEval_ReleaseThread(tstate)``. It is not needed before calling
538    :cfunc:`PyEval_SaveThread` or :cfunc:`PyEval_RestoreThread`.
540    .. index:: single: Py_Initialize()
542    This is a no-op when called for a second time.  It is safe to call this function
543    before calling :cfunc:`Py_Initialize`.
545    .. index:: module: thread
547    When only the main thread exists, no lock operations are needed. This is a
548    common situation (most Python programs do not use threads), and the lock
549    operations slow the interpreter down a bit. Therefore, the lock is not created
550    initially.  This situation is equivalent to having acquired the lock:  when
551    there is only a single thread, all object accesses are safe.  Therefore, when
552    this function initializes the lock, it also acquires it.  Before the Python
553    :mod:`thread` module creates a new thread, knowing that either it has the lock
554    or the lock hasn't been created yet, it calls :cfunc:`PyEval_InitThreads`.  When
555    this call returns, it is guaranteed that the lock has been created and that the
556    calling thread has acquired it.
558    It is **not** safe to call this function when it is unknown which thread (if
559    any) currently has the global interpreter lock.
561    This function is not available when thread support is disabled at compile time.
564 .. cfunction:: int PyEval_ThreadsInitialized()
566    Returns a non-zero value if :cfunc:`PyEval_InitThreads` has been called.  This
567    function can be called without holding the lock, and therefore can be used to
568    avoid calls to the locking API when running single-threaded.  This function is
569    not available when thread support is disabled at compile time.
571    .. versionadded:: 2.4
574 .. cfunction:: void PyEval_AcquireLock()
576    Acquire the global interpreter lock.  The lock must have been created earlier.
577    If this thread already has the lock, a deadlock ensues.  This function is not
578    available when thread support is disabled at compile time.
581 .. cfunction:: void PyEval_ReleaseLock()
583    Release the global interpreter lock.  The lock must have been created earlier.
584    This function is not available when thread support is disabled at compile time.
587 .. cfunction:: void PyEval_AcquireThread(PyThreadState *tstate)
589    Acquire the global interpreter lock and set the current thread state to
590    *tstate*, which should not be *NULL*.  The lock must have been created earlier.
591    If this thread already has the lock, deadlock ensues.  This function is not
592    available when thread support is disabled at compile time.
595 .. cfunction:: void PyEval_ReleaseThread(PyThreadState *tstate)
597    Reset the current thread state to *NULL* and release the global interpreter
598    lock.  The lock must have been created earlier and must be held by the current
599    thread.  The *tstate* argument, which must not be *NULL*, is only used to check
600    that it represents the current thread state --- if it isn't, a fatal error is
601    reported. This function is not available when thread support is disabled at
602    compile time.
605 .. cfunction:: PyThreadState* PyEval_SaveThread()
607    Release the interpreter lock (if it has been created and thread support is
608    enabled) and reset the thread state to *NULL*, returning the previous thread
609    state (which is not *NULL*).  If the lock has been created, the current thread
610    must have acquired it.  (This function is available even when thread support is
611    disabled at compile time.)
614 .. cfunction:: void PyEval_RestoreThread(PyThreadState *tstate)
616    Acquire the interpreter lock (if it has been created and thread support is
617    enabled) and set the thread state to *tstate*, which must not be *NULL*.  If the
618    lock has been created, the current thread must not have acquired it, otherwise
619    deadlock ensues.  (This function is available even when thread support is
620    disabled at compile time.)
623 .. cfunction:: void PyEval_ReInitThreads()
625    This function is called from :cfunc:`PyOS_AfterFork` to ensure that newly
626    created child processes don't hold locks referring to threads which
627    are not running in the child process.
630 The following macros are normally used without a trailing semicolon; look for
631 example usage in the Python source distribution.
634 .. cmacro:: Py_BEGIN_ALLOW_THREADS
636    This macro expands to ``{ PyThreadState *_save; _save = PyEval_SaveThread();``.
637    Note that it contains an opening brace; it must be matched with a following
638    :cmacro:`Py_END_ALLOW_THREADS` macro.  See above for further discussion of this
639    macro.  It is a no-op when thread support is disabled at compile time.
642 .. cmacro:: Py_END_ALLOW_THREADS
644    This macro expands to ``PyEval_RestoreThread(_save); }``. Note that it contains
645    a closing brace; it must be matched with an earlier
646    :cmacro:`Py_BEGIN_ALLOW_THREADS` macro.  See above for further discussion of
647    this macro.  It is a no-op when thread support is disabled at compile time.
650 .. cmacro:: Py_BLOCK_THREADS
652    This macro expands to ``PyEval_RestoreThread(_save);``: it is equivalent to
653    :cmacro:`Py_END_ALLOW_THREADS` without the closing brace.  It is a no-op when
654    thread support is disabled at compile time.
657 .. cmacro:: Py_UNBLOCK_THREADS
659    This macro expands to ``_save = PyEval_SaveThread();``: it is equivalent to
660    :cmacro:`Py_BEGIN_ALLOW_THREADS` without the opening brace and variable
661    declaration.  It is a no-op when thread support is disabled at compile time.
663 All of the following functions are only available when thread support is enabled
664 at compile time, and must be called only when the interpreter lock has been
665 created.
668 .. cfunction:: PyInterpreterState* PyInterpreterState_New()
670    Create a new interpreter state object.  The interpreter lock need not be held,
671    but may be held if it is necessary to serialize calls to this function.
674 .. cfunction:: void PyInterpreterState_Clear(PyInterpreterState *interp)
676    Reset all information in an interpreter state object.  The interpreter lock must
677    be held.
680 .. cfunction:: void PyInterpreterState_Delete(PyInterpreterState *interp)
682    Destroy an interpreter state object.  The interpreter lock need not be held.
683    The interpreter state must have been reset with a previous call to
684    :cfunc:`PyInterpreterState_Clear`.
687 .. cfunction:: PyThreadState* PyThreadState_New(PyInterpreterState *interp)
689    Create a new thread state object belonging to the given interpreter object.  The
690    interpreter lock need not be held, but may be held if it is necessary to
691    serialize calls to this function.
694 .. cfunction:: void PyThreadState_Clear(PyThreadState *tstate)
696    Reset all information in a thread state object.  The interpreter lock must be
697    held.
700 .. cfunction:: void PyThreadState_Delete(PyThreadState *tstate)
702    Destroy a thread state object.  The interpreter lock need not be held.  The
703    thread state must have been reset with a previous call to
704    :cfunc:`PyThreadState_Clear`.
707 .. cfunction:: PyThreadState* PyThreadState_Get()
709    Return the current thread state.  The interpreter lock must be held.  When the
710    current thread state is *NULL*, this issues a fatal error (so that the caller
711    needn't check for *NULL*).
714 .. cfunction:: PyThreadState* PyThreadState_Swap(PyThreadState *tstate)
716    Swap the current thread state with the thread state given by the argument
717    *tstate*, which may be *NULL*.  The interpreter lock must be held.
720 .. cfunction:: PyObject* PyThreadState_GetDict()
722    Return a dictionary in which extensions can store thread-specific state
723    information.  Each extension should use a unique key to use to store state in
724    the dictionary.  It is okay to call this function when no current thread state
725    is available. If this function returns *NULL*, no exception has been raised and
726    the caller should assume no current thread state is available.
728    .. versionchanged:: 2.3
729       Previously this could only be called when a current thread is active, and *NULL*
730       meant that an exception was raised.
733 .. cfunction:: int PyThreadState_SetAsyncExc(long id, PyObject *exc)
735    Asynchronously raise an exception in a thread. The *id* argument is the thread
736    id of the target thread; *exc* is the exception object to be raised. This
737    function does not steal any references to *exc*. To prevent naive misuse, you
738    must write your own C extension to call this.  Must be called with the GIL held.
739    Returns the number of thread states modified; this is normally one, but will be
740    zero if the thread id isn't found.  If *exc* is :const:`NULL`, the pending
741    exception (if any) for the thread is cleared. This raises no exceptions.
743    .. versionadded:: 2.3
746 .. cfunction:: PyGILState_STATE PyGILState_Ensure()
748    Ensure that the current thread is ready to call the Python C API regardless of
749    the current state of Python, or of its thread lock. This may be called as many
750    times as desired by a thread as long as each call is matched with a call to
751    :cfunc:`PyGILState_Release`. In general, other thread-related APIs may be used
752    between :cfunc:`PyGILState_Ensure` and :cfunc:`PyGILState_Release` calls as long
753    as the thread state is restored to its previous state before the Release().  For
754    example, normal usage of the :cmacro:`Py_BEGIN_ALLOW_THREADS` and
755    :cmacro:`Py_END_ALLOW_THREADS` macros is acceptable.
757    The return value is an opaque "handle" to the thread state when
758    :cfunc:`PyGILState_Acquire` was called, and must be passed to
759    :cfunc:`PyGILState_Release` to ensure Python is left in the same state. Even
760    though recursive calls are allowed, these handles *cannot* be shared - each
761    unique call to :cfunc:`PyGILState_Ensure` must save the handle for its call to
762    :cfunc:`PyGILState_Release`.
764    When the function returns, the current thread will hold the GIL. Failure is a
765    fatal error.
767    .. versionadded:: 2.3
770 .. cfunction:: void PyGILState_Release(PyGILState_STATE)
772    Release any resources previously acquired.  After this call, Python's state will
773    be the same as it was prior to the corresponding :cfunc:`PyGILState_Ensure` call
774    (but generally this state will be unknown to the caller, hence the use of the
775    GILState API.)
777    Every call to :cfunc:`PyGILState_Ensure` must be matched by a call to
778    :cfunc:`PyGILState_Release` on the same thread.
780    .. versionadded:: 2.3
783 .. _profiling:
785 Profiling and Tracing
786 =====================
788 .. sectionauthor:: Fred L. Drake, Jr. <fdrake@acm.org>
791 The Python interpreter provides some low-level support for attaching profiling
792 and execution tracing facilities.  These are used for profiling, debugging, and
793 coverage analysis tools.
795 Starting with Python 2.2, the implementation of this facility was substantially
796 revised, and an interface from C was added.  This C interface allows the
797 profiling or tracing code to avoid the overhead of calling through Python-level
798 callable objects, making a direct C function call instead.  The essential
799 attributes of the facility have not changed; the interface allows trace
800 functions to be installed per-thread, and the basic events reported to the trace
801 function are the same as had been reported to the Python-level trace functions
802 in previous versions.
805 .. ctype:: int (*Py_tracefunc)(PyObject *obj, PyFrameObject *frame, int what, PyObject *arg)
807    The type of the trace function registered using :cfunc:`PyEval_SetProfile` and
808    :cfunc:`PyEval_SetTrace`. The first parameter is the object passed to the
809    registration function as *obj*, *frame* is the frame object to which the event
810    pertains, *what* is one of the constants :const:`PyTrace_CALL`,
811    :const:`PyTrace_EXCEPTION`, :const:`PyTrace_LINE`, :const:`PyTrace_RETURN`,
812    :const:`PyTrace_C_CALL`, :const:`PyTrace_C_EXCEPTION`, or
813    :const:`PyTrace_C_RETURN`, and *arg* depends on the value of *what*:
815    +------------------------------+--------------------------------------+
816    | Value of *what*              | Meaning of *arg*                     |
817    +==============================+======================================+
818    | :const:`PyTrace_CALL`        | Always *NULL*.                       |
819    +------------------------------+--------------------------------------+
820    | :const:`PyTrace_EXCEPTION`   | Exception information as returned by |
821    |                              | :func:`sys.exc_info`.                |
822    +------------------------------+--------------------------------------+
823    | :const:`PyTrace_LINE`        | Always *NULL*.                       |
824    +------------------------------+--------------------------------------+
825    | :const:`PyTrace_RETURN`      | Value being returned to the caller.  |
826    +------------------------------+--------------------------------------+
827    | :const:`PyTrace_C_CALL`      | Name of function being called.       |
828    +------------------------------+--------------------------------------+
829    | :const:`PyTrace_C_EXCEPTION` | Always *NULL*.                       |
830    +------------------------------+--------------------------------------+
831    | :const:`PyTrace_C_RETURN`    | Always *NULL*.                       |
832    +------------------------------+--------------------------------------+
835 .. cvar:: int PyTrace_CALL
837    The value of the *what* parameter to a :ctype:`Py_tracefunc` function when a new
838    call to a function or method is being reported, or a new entry into a generator.
839    Note that the creation of the iterator for a generator function is not reported
840    as there is no control transfer to the Python bytecode in the corresponding
841    frame.
844 .. cvar:: int PyTrace_EXCEPTION
846    The value of the *what* parameter to a :ctype:`Py_tracefunc` function when an
847    exception has been raised.  The callback function is called with this value for
848    *what* when after any bytecode is processed after which the exception becomes
849    set within the frame being executed.  The effect of this is that as exception
850    propagation causes the Python stack to unwind, the callback is called upon
851    return to each frame as the exception propagates.  Only trace functions receives
852    these events; they are not needed by the profiler.
855 .. cvar:: int PyTrace_LINE
857    The value passed as the *what* parameter to a trace function (but not a
858    profiling function) when a line-number event is being reported.
861 .. cvar:: int PyTrace_RETURN
863    The value for the *what* parameter to :ctype:`Py_tracefunc` functions when a
864    call is returning without propagating an exception.
867 .. cvar:: int PyTrace_C_CALL
869    The value for the *what* parameter to :ctype:`Py_tracefunc` functions when a C
870    function is about to be called.
873 .. cvar:: int PyTrace_C_EXCEPTION
875    The value for the *what* parameter to :ctype:`Py_tracefunc` functions when a C
876    function has thrown an exception.
879 .. cvar:: int PyTrace_C_RETURN
881    The value for the *what* parameter to :ctype:`Py_tracefunc` functions when a C
882    function has returned.
885 .. cfunction:: void PyEval_SetProfile(Py_tracefunc func, PyObject *obj)
887    Set the profiler function to *func*.  The *obj* parameter is passed to the
888    function as its first parameter, and may be any Python object, or *NULL*.  If
889    the profile function needs to maintain state, using a different value for *obj*
890    for each thread provides a convenient and thread-safe place to store it.  The
891    profile function is called for all monitored events except the line-number
892    events.
895 .. cfunction:: void PyEval_SetTrace(Py_tracefunc func, PyObject *obj)
897    Set the tracing function to *func*.  This is similar to
898    :cfunc:`PyEval_SetProfile`, except the tracing function does receive line-number
899    events.
901 .. cfunction:: PyObject* PyEval_GetCallStats(PyObject *self)
903    Return a tuple of function call counts.  There are constants defined for the
904    positions within the tuple:
905    
906    +-------------------------------+-------+
907    | Name                          | Value |
908    +===============================+=======+
909    | :const:`PCALL_ALL`            | 0     |
910    +-------------------------------+-------+
911    | :const:`PCALL_FUNCTION`       | 1     |
912    +-------------------------------+-------+
913    | :const:`PCALL_FAST_FUNCTION`  | 2     |
914    +-------------------------------+-------+
915    | :const:`PCALL_FASTER_FUNCTION`| 3     |
916    +-------------------------------+-------+
917    | :const:`PCALL_METHOD`         | 4     |
918    +-------------------------------+-------+
919    | :const:`PCALL_BOUND_METHOD`   | 5     |
920    +-------------------------------+-------+
921    | :const:`PCALL_CFUNCTION`      | 6     |
922    +-------------------------------+-------+
923    | :const:`PCALL_TYPE`           | 7     |
924    +-------------------------------+-------+
925    | :const:`PCALL_GENERATOR`      | 8     |
926    +-------------------------------+-------+
927    | :const:`PCALL_OTHER`          | 9     |
928    +-------------------------------+-------+
929    | :const:`PCALL_POP`            | 10    |
930    +-------------------------------+-------+
931    
932    :const:`PCALL_FAST_FUNCTION` means no argument tuple needs to be created.
933    :const:`PCALL_FASTER_FUNCTION` means that the fast-path frame setup code is used.
935    If there is a method call where the call can be optimized by changing
936    the argument tuple and calling the function directly, it gets recorded
937    twice.
939    This function is only present if Python is compiled with :const:`CALL_PROFILE`
940    defined.
942 .. _advanced-debugging:
944 Advanced Debugger Support
945 =========================
947 .. sectionauthor:: Fred L. Drake, Jr. <fdrake@acm.org>
950 These functions are only intended to be used by advanced debugging tools.
953 .. cfunction:: PyInterpreterState* PyInterpreterState_Head()
955    Return the interpreter state object at the head of the list of all such objects.
957    .. versionadded:: 2.2
960 .. cfunction:: PyInterpreterState* PyInterpreterState_Next(PyInterpreterState *interp)
962    Return the next interpreter state object after *interp* from the list of all
963    such objects.
965    .. versionadded:: 2.2
968 .. cfunction:: PyThreadState * PyInterpreterState_ThreadHead(PyInterpreterState *interp)
970    Return the a pointer to the first :ctype:`PyThreadState` object in the list of
971    threads associated with the interpreter *interp*.
973    .. versionadded:: 2.2
976 .. cfunction:: PyThreadState* PyThreadState_Next(PyThreadState *tstate)
978    Return the next thread state object after *tstate* from the list of all such
979    objects belonging to the same :ctype:`PyInterpreterState` object.
981    .. versionadded:: 2.2