避免 Python 中 GDAL/OGR 绑定导致的崩溃：一个所有权问题

ytkz2024-10-152024-10-15

在使用 OGR 和 GDAL 的 Python 绑定时，有时你可能会遇到一个奇怪的现象：同样的代码结构，在某些情况下正常运行，而在其他情况下却导致 Python 闪退崩溃。本文将解释这种现象的原因，并演示如何避免这种问题。

Understanding GDAL: A Comprehensive Guide - Geographic Book

问题重现

假设我们正在使用一个 shapefile 文件，并尝试从中提取几何图形信息：

from osgeo import ogr

shp_ds = ogr.Open(r'D:\gadm\France\gadm41_FRA_0.shp')
lyr = shp_ds.GetLayer(0)
lyr.GetFeature(0).GetGeometryRef().GetX()  # 这一行可能导致崩溃

结果会发生闪退。

上面的代码在执行时可能导致 Python 闪退。通过修改代码，问题似乎得到解决：

from osgeo import ogr

shp_ds = ogr.Open(r'D:\gadm\France\gadm41_FRA_0.shp')
lyr = shp_ds.GetLayer(0)
feature = lyr.GetFeature(0)
feature.GetGeometryRef().GetX()  # 这次不会崩溃

这次的结果不会闪退。

问题分析

这种崩溃背后的原因与 GDAL 和 OGR 的对象生命周期管理有关。在 GDAL/OGR 的 Python 绑定中，当 Python 删除一个对象时，背后的 C++ 对象会随之被销毁。如果该 C++ 对象还拥有其他子对象的所有权（例如，dataset 对象包含 band，feature 对象包含 geometry），那么当父对象被删除后，子对象也会被销毁。如果 Python 中还保留着子对象的引用，访问该对象时就会导致崩溃。

这是因为 OGR/GDAL 绑定对这些 C++ 对象的引用关系没有进行足够的保护，可能会导致访问已被销毁的对象。

举个类似的例子：

from osgeo import gdal

dataset = gdal.Open('C:\\RandomData.img')
band = dataset.GetRasterBand(1)
print(band.Checksum())  # 正常工作，输出 31212

在上面的代码中，band 对象依赖于 dataset 对象。如果我们删除 dataset 后再尝试使用 band，将会出现错误：

from osgeo import gdal

dataset = gdal.Open('C:\\RandomData.img')
band = dataset.GetRasterBand(1)
del dataset
band.Checksum()  # 抛出 TypeError

在 GDAL 3.7 及更早的版本中，删除 dataset 后再使用 band 甚至可能导致 Python 崩溃，而不是抛出异常。

如何避免

为了避免这种问题，确保在使用子对象时，父对象的引用仍然存在。比如，在上面的 OGR 示例中，通过将 lyr.GetFeature(0) 的返回值赋给一个变量，可以确保 lyr 和 shp_ds 在 feature 使用时不会被销毁。

正确的方式：

shp_ds = ogr.Open(r'D:\gadm\France\gadm41_FRA_0.shp')
lyr = shp_ds.GetLayer(0)
feature = lyr.GetFeature(0)  # 确保 feature 对应的 lyr 仍然存在
feature.GetGeometryRef().GetX()