nogil环境下访问Cython扩展类型成员是否具备安全性？

表述冲突的核心原因 #

同类问题的回答和官方文档的表述并没有冲突，核心是需要厘清「Python对象操作」的边界：
Cython扩展类型的底层是C结构体，cdef声明的非Python对象类型成员（比如你示例里的int val）本质是原生C类型字段，对这类字段的读写不涉及Python运行时的引用计数调整、方法分发、类型校验等依赖GIL的逻辑，所以可以在nogil块内直接操作，这就是前一个回答的适用场景。
而官方文档提到的「释放GIL后涉及Python对象的操作必须重新获取GIL」，指的是所有会触发Python运行时逻辑的操作，包括读写扩展类型中cdef object/Python内置类型的成员、调用Python层面的方法、操作Python容器等，这类操作确实必须持有GIL才能执行。

代码运行结果不符合预期的原因 #

你对with nogil的作用存在误解：with nogil只是释放当前线程持有的GIL，但在单线程程序中，即使你释放了GIL，也没有其他线程能够获取GIL执行代码，整个程序的执行流仍然是串行的。所以你的代码执行顺序天然就是先跑完set_val的全部逻辑，再执行后面的print语句，不可能出现你预期的1、2、3的输出顺序。
如果要复现你设想的竞态场景，你需要启动多个线程：一个线程执行set_val，另一个线程在set_val进入nogil sleep期间尝试读取val的值，这时才可能出现你预期的时序。

nogil下访问Cython扩展类型成员的安全性判断 #

分两种情况：

• 若访问的是cdef声明的原生C类型（int、float、C结构体、C指针等非Python对象类型）成员：nogil下访问本身是合法的，不会触发Python运行时错误。但如果是多线程场景下同时读写同一个成员，你需要自行通过互斥锁等机制做同步，否则会出现竞态条件导致数据错乱。
• 若访问的是Python对象类型（cdef object、cdef list、cdef dict等Python类型）成员：nogil下绝对禁止访问，这类操作会直接触发Python运行时的未定义行为，轻则数据损坏，重则解释器崩溃。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者jagprog5