Со списком все в порядке, проблема во взаимодействии функций.
Py_BuildValue возвращает new reference, то есть объект со счетчиком ссылок, установленным в единицу, которым теперь владеет ваш код. Функция же
PyList_Append не забирает у вас этот объект, а тоже увеличивает счетчик ссылок еще на единицу. Теперь у полученной строки будет два владельца — список и ваш код. Когда вы удалите список, он честно отнимет свою единичку от счетчика ссылок, но ваша-то там останется, поэтому Питон будет думать, что кто-то где-то эту строку еще использует.
Вам нужно или явно уменьшить счетчик:
PyObject *list, *item; /* static, право, ни к чему */
list = PyList_New(0);
item = Py_BuildValue("s"; "test");
PyList_Append(list, item);
Py_DECREF(item);
return list;
или же использовать функцию, которая не увеличивает счетчик (steals reference):
PyObject *list;
list = PyList_New(1); /* оставляем место для элемента */
PyList_SET_ITEM(list, Py_BuildValue("s"; "test"));
return list;
(В данном случае я использовал макрос
PyList_SET_ITEM, который как раз подходит для заполнения новых списков.)