C++ 如何使用Python C API实现多线程程序

我有下面的程序，使用Python C API.它创建了许多线程(NUM_THREADS个常数).在每个线程中都有一个无限循环，它执行一个非常简单的操作:创建一个Python字典，键id设置为线程id，然后将字典转储成字符串并打印出来(使用json Python模块中的dumps函数).然后线程等待WAIT_TIME秒并再次执行相同的操作.

// g++ -g -o multithread multithread.cpp -I/usr/include/python3.11/ -lpython3.11 -lpthread

#include <Python.h>
#include <stdio.h>
#include <pthread.h>
#include <semaphore.h>

// WAIT_TIME is in seconds
#define NUM_THREADS 20
#define WAIT_TIME   1

// Global semaphore declaration
sem_t semaphore;

// Global JSON module object, to be accesses in every thread
PyObject* jsonModule;

// Function to be executed by each thread
void* thread_function(void* arg) {
    long thread_id = (long)arg;
    while(true) {
        sem_wait(&semaphore); // mark 1
        PyObject* myDict = Py_BuildValue("{s:i}", "id", thread_id);
        PyObject* result = PyObject_CallMethod(jsonModule, "dumps", "O", myDict);
        PyObject* repr = PyObject_Repr(result);
        const char* result_str = PyUnicode_AsUTF8(repr);
        printf("Thread %ld result: %s\n", thread_id, result_str);
        Py_XDECREF(result);
        Py_XDECREF(myDict);
        Py_XDECREF(repr);
        sem_post(&semaphore); // mark 2
        sleep(WAIT_TIME);
    }        
    pthread_exit(NULL);
}

int main() {
    pthread_t threads[NUM_THREADS];
    int i;

    // Initialize the Python interpreter
    Py_Initialize();

    // Import json module
    jsonModule = PyImport_ImportModule("json");

    // Initialize the semaphore
    sem_init(&semaphore, 0, 1);

    // Create threads
    for (i = 0; i < NUM_THREADS; ++i) {
        if (pthread_create(&threads[i], NULL, thread_function, (void*)(long)i) != 0) {
            fprintf(stderr, "Error creating thread\n");
            return 1;
        }
    }

    // Join threads
    for (i = 0; i < NUM_THREADS; ++i) {
        if (pthread_join(threads[i], NULL) != 0) {
            fprintf(stderr, "Error joining thread\n");
            return 1;
        }
    }

    // Free resources (never reach this point, but added for simmetry)
    Py_XDECREF(jsonModule);

    // Finalize the Python interpreter
    Py_Finalize();

    // Destroy the semaphore
    sem_destroy(&semaphore);

    printf("All threads have completed\n");
    return 0;
}

根据我的经验，只要在开始调用Py*函数之前获取信号量，程序就可以工作.换句话说，只要使用mark 1点和mark 2点中的线.

如果我删除了mark 1和mark 2语句(因此删除了信号量基排除)，那么程序最终很快崩溃.查看生成的core文件的回溯，似乎问题出在PyObject_CallMethod()函数的调用中.

(gdb) bt
#0  0x00007fb315289c19 in ?? () from /lib/x86_64-linux-gnu/libpython3.11.so.1.0
#1  0x00007fb31526aac6 in ?? () from /lib/x86_64-linux-gnu/libpython3.11.so.1.0
#2  0x00007fb31517d80b in ?? () from /lib/x86_64-linux-gnu/libpython3.11.so.1.0
#3  0x00007fb31517ddd9 in PyObject_CallMethod () from /lib/x86_64-linux-gnu/libpython3.11.so.1.0
#4  0x000055e1a763f2ef in thread_function (arg=0x11) at multithread.cpp:24
#5  0x00007fb314ea8134 in start_thread (arg=<optimized out>) at ./nptl/pthread_create.c:442
#6  0x00007fb314f287dc in clone3 () at ../sysdeps/unix/sysv/linux/x86_64/clone3.S:81

这有点令人惊讶，因为所有的PyObject*个变量都是线程函数(myDict、result和repr)的局部变量.线程唯一非本地的PyObject*变量是模块本身的变量(jsonModule).是那个引起问题的人吗？

这是否意味着Python C库不是线程安全的，所以不能同时运行一个以上的Py * 函数？有没有其他替代品我已经使用的(即，信号量在我自己的代码中实现)？对于这类程序有什么好的实现模式(即使用Python C API的多线程)？

提前感谢！