编译你的 Python 代码

提到 Python，或许你会想到，这是一门解释型的语言，确实是，但是也不是。首先区分一点，从形式上来说，Python 是一门语言，但是他有很多种实现（implementation），你可以参考这份清单，其中最著名的当然是 CPython ，这门语言的参考实现，他是解释执行代码的。但是理论上，他也可以有编译型的实现，这就是我今天要介绍的，他叫 Nuitka。

Nuitka Logo

安装

Nuitka 的安装方式非常简单，他是一个普通的 Python Package，你可以从 pypi.org 下载。

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pip install nuitka

python -m nuitka --help

不过，要正确编译你的代码，还需要一些额外的软件：

  • 一个 C 语言的编译器，gcc 或者 clang
  • CPython，2.6，2.7 或者 3.3 以上。

官方还没有支持 macOS

接下来我会用 docker 来演示，使用 python:3.7 镜像

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docker run --rm python:3.7 bash

使用

我准备了这样一个程序，他用来计算斐波那契数列

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# app.py
import sys
import time

from fab import fab


if __name__ == '__main__':
    try:
        n = int(sys.argv[1])
    except IndexError:
        n = 30

    start_time = time.time()
    result = fab(n)
    end_time = time.time()
    print(f'fab({n}) = {result}')
    print(f'take {end_time - start_time:.3f} seconds')
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# fab.py
def fab(n):
    if n < 2:
        return n
    return fab(n - 1) + fab(n - 2)

if __name__ == '__main__':
    print(f'fab(30) = {fab(30)}')

先试一下用 CPython 执行

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python app.py
# fab(30) = 832040
# take 0.429 seconds

编译整个程序

如果你想编译整个程序，执行下面这条指令

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python -m nuitka --portable app.py

这行命令执行完毕，我们会得到一个文件夹叫做 app.dist 它包含了所有需要的东西，你可以把它拷贝到另一台机器上执行，即使那台机器上没有安装 Python

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cd app.dist
./app.exe
# fab(30) = 832040
# take 0.245 seconds

编译一个模块/包

Nuitka 也可以编译一个模块

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python -m nuitka --module fab.py
# produce fab.so

你可以在 CPython 中导入编译后的模块

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>>> from fab import fab
>>> fab
<compiled_function fab at 0x7efe9fa0f3c8>
>>> fab(30)
832040
>>>

Why

兼容性。Nuitka 和其他类似的项目的目标不太一样，他更关注与 CPython 之间的兼容性，Nuitka 的测试用例就来自 CPython。只要你的代码可以在 CPython 下面执行，用 Nuitka 编译出来的代码也应该正常执行。

便于分发。如果你打算用 Python 开发一个客户端应用，那么你要如何交付给你的用户呢？告诉他们，先去 python.org 下载安装 Python XXX 版本，然后下载你的程序，然后执行 pip install…？ 这肯定不是一个好主意。如果可以的话当然是只需要下载程序，然后双击执行。Nuitka 提供了这样的一个可能性。

加速。因为是编译成机器代码，相比解释执行，减少了一些不必要的 overhead，比如说解析源代码，生成 bytecode。另外，因为编译成机器码的缘故，Nuitka 还可以做一些优化，作者声称一般能增加两倍的执行速度，所有需要做的只是切换到 Nuitka。

混淆源代码。或许你要分发给你的用户，但是有不想把源代码给他们。

以上