Как реализовать многопоточные программы с использованием API Python C?

У меня есть следующая программа, которая использует Python C API. Он создает несколько потоков (NUM_THREADS постоянно). В каждом потоке существует бесконечный цикл, который выполняет очень простую операцию: создает словарь Python, ключ которого id установлен на идентификатор потока, затем выгружает этот словарь в строку и распечатывает его (используя функцию dumps в модуле json Python). После этого поток ждет WAIT_TIME секунд и делает то же самое еще раз.

// 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;
}

Насколько я проверил опытным путем, программа работает до тех пор, пока семафор берется до начала вызова функций Py*. Другими словами, пока используются линии в точках mark 1 и mark 2.

Если я удалю операторы mark 1 и mark 2 (таким образом удалив исключение базы семафоров), то программа в конечном итоге очень скоро выйдет из строя. Глядя на обратную трассировку сгенерированного файла core, кажется, что проблема в вызове функции PyObject_CallMethod().

(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

Это немного удивительно, поскольку все переменные PyObject* являются локальными для функции потока (myDict, result и repr). Единственная переменная PyObject*, не локальная для потока, — это переменная самого модуля (jsonModule). Это тот, кто вызывает проблему?

Означает ли это, что библиотека Python C не является потокобезопасной, поэтому одновременно можно запускать не более одной функции Py*? Есть ли какая-либо альтернатива тому, который я использовал (т.е. семафор, реализованный в моем собственном коде)? Есть ли хороший шаблон реализации для программ такого типа (например, многопоточный с использованием Python C API)?

Заранее спасибо!