Issue #5262: Improved fix.
[python.git] / Doc / extending / windows.rst
blobaac1d2dc98ec77d21032d2cf8ceec9befab16e08
1 .. highlightlang:: c
4 .. _building-on-windows:
6 ****************************************
7 Building C and C++ Extensions on Windows
8 ****************************************
10 This chapter briefly explains how to create a Windows extension module for
11 Python using Microsoft Visual C++, and follows with more detailed background
12 information on how it works.  The explanatory material is useful for both the
13 Windows programmer learning to build Python extensions and the Unix programmer
14 interested in producing software which can be successfully built on both Unix
15 and Windows.
17 Module authors are encouraged to use the distutils approach for building
18 extension modules, instead of the one described in this section. You will still
19 need the C compiler that was used to build Python; typically Microsoft Visual
20 C++.
22 .. note::
24    This chapter mentions a number of filenames that include an encoded Python
25    version number.  These filenames are represented with the version number shown
26    as ``XY``; in practice, ``'X'`` will be the major version number and ``'Y'``
27    will be the minor version number of the Python release you're working with.  For
28    example, if you are using Python 2.2.1, ``XY`` will actually be ``22``.
31 .. _win-cookbook:
33 A Cookbook Approach
34 ===================
36 There are two approaches to building extension modules on Windows, just as there
37 are on Unix: use the :mod:`distutils` package to control the build process, or
38 do things manually.  The distutils approach works well for most extensions;
39 documentation on using :mod:`distutils` to build and package extension modules
40 is available in :ref:`distutils-index`.  This section describes the manual
41 approach to building Python extensions written in C or C++.
43 To build extensions using these instructions, you need to have a copy of the
44 Python sources of the same version as your installed Python. You will need
45 Microsoft Visual C++ "Developer Studio"; project files are supplied for VC++
46 version 7.1, but you can use older versions of VC++.  Notice that you should use
47 the same version of VC++that was used to build Python itself. The example files
48 described here are distributed with the Python sources in the
49 :file:`PC\\example_nt\\` directory.
51 #. **Copy the example files** ---  The :file:`example_nt` directory is a
52    subdirectory of the :file:`PC` directory, in order to keep all the PC-specific
53    files under the same directory in the source distribution.  However, the
54    :file:`example_nt` directory can't actually be used from this location.  You
55    first need to copy or move it up one level, so that :file:`example_nt` is a
56    sibling of the :file:`PC` and :file:`Include` directories.  Do all your work
57    from within this new location.
59 #. **Open the project** ---  From VC++, use the :menuselection:`File --> Open
60    Solution` dialog (not :menuselection:`File --> Open`!).  Navigate to and select
61    the file :file:`example.sln`, in the *copy* of the :file:`example_nt` directory
62    you made above.  Click Open.
64 #. **Build the example DLL** ---  In order to check that everything is set up
65    right, try building:
67 #. Select a configuration.  This step is optional.  Choose
68    :menuselection:`Build --> Configuration Manager --> Active Solution Configuration`
69    and select either :guilabel:`Release`  or :guilabel:`Debug`.  If you skip this
70    step, VC++ will use the Debug configuration by default.
72 #. Build the DLL.  Choose :menuselection:`Build --> Build Solution`.  This
73    creates all intermediate and result files in a subdirectory called either
74    :file:`Debug` or :file:`Release`, depending on which configuration you selected
75    in the preceding step.
77 #. **Testing the debug-mode DLL** ---  Once the Debug build has succeeded, bring
78    up a DOS box, and change to the :file:`example_nt\\Debug` directory.  You should
79    now be able to repeat the following session (``C>`` is the DOS prompt, ``>>>``
80    is the Python prompt; note that build information and various debug output from
81    Python may not match this screen dump exactly)::
83       C>..\..\PCbuild\python_d
84       Adding parser accelerators ...
85       Done.
86       Python 2.2 (#28, Dec 19 2001, 23:26:37) [MSC 32 bit (Intel)] on win32
87       Type "copyright", "credits" or "license" for more information.
88       >>> import example
89       [4897 refs]
90       >>> example.foo()
91       Hello, world
92       [4903 refs]
93       >>>
95    Congratulations!  You've successfully built your first Python extension module.
97 #. **Creating your own project** ---  Choose a name and create a directory for
98    it.  Copy your C sources into it.  Note that the module source file name does
99    not necessarily have to match the module name, but the name of the
100    initialization function should match the module name --- you can only import a
101    module :mod:`spam` if its initialization function is called :cfunc:`initspam`,
102    and it should call :cfunc:`Py_InitModule` with the string ``"spam"`` as its
103    first argument (use the minimal :file:`example.c` in this directory as a guide).
104    By convention, it lives in a file called :file:`spam.c` or :file:`spammodule.c`.
105    The output file should be called :file:`spam.pyd` (in Release mode) or
106    :file:`spam_d.pyd` (in Debug mode). The extension :file:`.pyd` was chosen
107    to avoid confusion with a system library :file:`spam.dll` to which your module
108    could be a Python interface.
110    .. versionchanged:: 2.5
111       Previously, file names like :file:`spam.dll` (in release mode) or
112       :file:`spam_d.dll` (in debug mode) were also recognized.
114    Now your options are:
116 #. Copy :file:`example.sln` and :file:`example.vcproj`, rename them to
117       :file:`spam.\*`, and edit them by hand, or
119 #. Create a brand new project; instructions are below.
121    In either case, copy :file:`example_nt\\example.def` to :file:`spam\\spam.def`,
122    and edit the new :file:`spam.def` so its second line contains the string
123    '``initspam``'.  If you created a new project yourself, add the file
124    :file:`spam.def` to the project now.  (This is an annoying little file with only
125    two lines.  An alternative approach is to forget about the :file:`.def` file,
126    and add the option :option:`/export:initspam` somewhere to the Link settings, by
127    manually editing the setting in Project Properties dialog).
129 #. **Creating a brand new project** ---  Use the :menuselection:`File --> New
130    --> Project` dialog to create a new Project Workspace.  Select :guilabel:`Visual
131    C++ Projects/Win32/ Win32 Project`, enter the name (``spam``), and make sure the
132    Location is set to parent of the :file:`spam` directory you have created (which
133    should be a direct subdirectory of the Python build tree, a sibling of
134    :file:`Include` and :file:`PC`).  Select Win32 as the platform (in my version,
135    this is the only choice).  Make sure the Create new workspace radio button is
136    selected.  Click OK.
138    You should now create the file :file:`spam.def` as instructed in the previous
139    section. Add the source files to the project, using :menuselection:`Project -->
140    Add Existing Item`. Set the pattern to ``*.*`` and select both :file:`spam.c`
141    and :file:`spam.def` and click OK.  (Inserting them one by one is fine too.)
143    Now open the :menuselection:`Project --> spam properties` dialog. You only need
144    to change a few settings.  Make sure :guilabel:`All Configurations` is selected
145    from the :guilabel:`Settings for:` dropdown list.  Select the C/C++ tab.  Choose
146    the General category in the popup menu at the top.  Type the following text in
147    the entry box labeled :guilabel:`Additional Include Directories`::
149       ..\Include,..\PC
151    Then, choose the General category in the Linker tab, and enter ::
153       ..\PCbuild
155    in the text box labelled :guilabel:`Additional library Directories`.
157    Now you need to add some mode-specific settings:
159    Select :guilabel:`Release` in the :guilabel:`Configuration` dropdown list.
160    Choose the :guilabel:`Link` tab, choose the :guilabel:`Input` category, and
161    append ``pythonXY.lib`` to the list in the :guilabel:`Additional Dependencies`
162    box.
164    Select :guilabel:`Debug` in the :guilabel:`Configuration` dropdown list, and
165    append ``pythonXY_d.lib`` to the list in the :guilabel:`Additional Dependencies`
166    box.  Then click the C/C++ tab, select :guilabel:`Code Generation`, and select
167    :guilabel:`Multi-threaded Debug DLL` from the :guilabel:`Runtime library`
168    dropdown list.
170    Select :guilabel:`Release` again from the :guilabel:`Configuration` dropdown
171    list.  Select :guilabel:`Multi-threaded DLL` from the :guilabel:`Runtime
172    library` dropdown list.
174 If your module creates a new type, you may have trouble with this line::
176    PyObject_HEAD_INIT(&PyType_Type)
178 Change it to::
180    PyObject_HEAD_INIT(NULL)
182 and add the following to the module initialization function::
184    MyObject_Type.ob_type = &PyType_Type;
186 Refer to section 3 of the `Python FAQ <http://www.python.org/doc/faq>`_ for
187 details on why you must do this.
190 .. _dynamic-linking:
192 Differences Between Unix and Windows
193 ====================================
195 .. sectionauthor:: Chris Phoenix <cphoenix@best.com>
198 Unix and Windows use completely different paradigms for run-time loading of
199 code.  Before you try to build a module that can be dynamically loaded, be aware
200 of how your system works.
202 In Unix, a shared object (:file:`.so`) file contains code to be used by the
203 program, and also the names of functions and data that it expects to find in the
204 program.  When the file is joined to the program, all references to those
205 functions and data in the file's code are changed to point to the actual
206 locations in the program where the functions and data are placed in memory.
207 This is basically a link operation.
209 In Windows, a dynamic-link library (:file:`.dll`) file has no dangling
210 references.  Instead, an access to functions or data goes through a lookup
211 table.  So the DLL code does not have to be fixed up at runtime to refer to the
212 program's memory; instead, the code already uses the DLL's lookup table, and the
213 lookup table is modified at runtime to point to the functions and data.
215 In Unix, there is only one type of library file (:file:`.a`) which contains code
216 from several object files (:file:`.o`).  During the link step to create a shared
217 object file (:file:`.so`), the linker may find that it doesn't know where an
218 identifier is defined.  The linker will look for it in the object files in the
219 libraries; if it finds it, it will include all the code from that object file.
221 In Windows, there are two types of library, a static library and an import
222 library (both called :file:`.lib`).  A static library is like a Unix :file:`.a`
223 file; it contains code to be included as necessary. An import library is
224 basically used only to reassure the linker that a certain identifier is legal,
225 and will be present in the program when the DLL is loaded.  So the linker uses
226 the information from the import library to build the lookup table for using
227 identifiers that are not included in the DLL.  When an application or a DLL is
228 linked, an import library may be generated, which will need to be used for all
229 future DLLs that depend on the symbols in the application or DLL.
231 Suppose you are building two dynamic-load modules, B and C, which should share
232 another block of code A.  On Unix, you would *not* pass :file:`A.a` to the
233 linker for :file:`B.so` and :file:`C.so`; that would cause it to be included
234 twice, so that B and C would each have their own copy.  In Windows, building
235 :file:`A.dll` will also build :file:`A.lib`.  You *do* pass :file:`A.lib` to the
236 linker for B and C.  :file:`A.lib` does not contain code; it just contains
237 information which will be used at runtime to access A's code.
239 In Windows, using an import library is sort of like using ``import spam``; it
240 gives you access to spam's names, but does not create a separate copy.  On Unix,
241 linking with a library is more like ``from spam import *``; it does create a
242 separate copy.
245 .. _win-dlls:
247 Using DLLs in Practice
248 ======================
250 .. sectionauthor:: Chris Phoenix <cphoenix@best.com>
253 Windows Python is built in Microsoft Visual C++; using other compilers may or
254 may not work (though Borland seems to).  The rest of this section is MSVC++
255 specific.
257 When creating DLLs in Windows, you must pass :file:`pythonXY.lib` to the linker.
258 To build two DLLs, spam and ni (which uses C functions found in spam), you could
259 use these commands::
261    cl /LD /I/python/include spam.c ../libs/pythonXY.lib
262    cl /LD /I/python/include ni.c spam.lib ../libs/pythonXY.lib
264 The first command created three files: :file:`spam.obj`, :file:`spam.dll` and
265 :file:`spam.lib`.  :file:`Spam.dll` does not contain any Python functions (such
266 as :cfunc:`PyArg_ParseTuple`), but it does know how to find the Python code
267 thanks to :file:`pythonXY.lib`.
269 The second command created :file:`ni.dll` (and :file:`.obj` and :file:`.lib`),
270 which knows how to find the necessary functions from spam, and also from the
271 Python executable.
273 Not every identifier is exported to the lookup table.  If you want any other
274 modules (including Python) to be able to see your identifiers, you have to say
275 ``_declspec(dllexport)``, as in ``void _declspec(dllexport) initspam(void)`` or
276 ``PyObject _declspec(dllexport) *NiGetSpamData(void)``.
278 Developer Studio will throw in a lot of import libraries that you do not really
279 need, adding about 100K to your executable.  To get rid of them, use the Project
280 Settings dialog, Link tab, to specify *ignore default libraries*.  Add the
281 correct :file:`msvcrtxx.lib` to the list of libraries.