使用 Nuitka 配合 PyInstaller 打包 Python 程序

在发布 Python 程序时，通常需要将其打包成独立的可执行文件，以便在没有 Python 环境的机器上运行。目前常用的打包工具有 PyInstaller 和 Nuitka。它们各有优缺点：

• PyInstaller: 打包速度快，成功率高，但生成的可执行文件启动速度相对较慢，且代码容易被反编译。
• Nuitka: 通过将 Python 代码编译成 C/C++ 代码来提高执行速度和代码安全性，但打包速度较慢，成功率相对较低，且对某些库的支持可能不如 PyInstaller。

有没有一种方法可以结合两者的优势呢？答案是肯定的。本文将介绍一种使用 Nuitka 将核心 Python 代码编译成 .pyd (Python 动态链接库) 文件，然后使用 PyInstaller 打包整个程序的方法。这种方法旨在兼顾打包速度、运行性能和代码安全性。

原理

这种方法的原理是利用 Nuitka 的 --module 命令将项目中的大部分 .py 文件编译成一个或多个 .pyd 文件。.pyd 文件是编译后的二进制文件，类似于 Windows 上的 .dll 或 Linux 上的 .so 文件，难以直接反编译，从而提高了代码安全性。同时，编译过程也对代码进行了优化，有助于提升运行性能。

然后，将生成 .pyd 文件作为模块导入到主入口文件（例如 main.py）中。最后，使用 PyInstaller 打包这个 main.py 文件。由于大部分代码已经被编译成 .pyd，PyInstaller 需要处理的 Python 源码文件大大减少，从而提高了打包速度和成功率。

准备工作

在开始之前，请确保您的环境中已经安装了 Python、pip，并安装了最新版本的 PyInstaller 和 Nuitka：

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pip install pyinstaller nuitka

假设您的项目结构如下：

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your_project/
├── main.py
└── app/
    ├── __init__.py
    └── your_module.py
    └── another_module.py

其中 app 文件夹包含了您的主要程序逻辑代码。

操作步骤

第一步：使用 Nuitka 编译核心模块

进入项目根目录，使用 Nuitka 的 --module 命令将 app 文件夹中的所有 .py 文件编译成 .pyd 文件。

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# 切换到项目根目录
cd your_project

# 使用 nuitka 编译 app 模块
# --module 表示编译为模块
# --include-package=app 确保包含 app 包内的所有内容
python -m nuitka --module app --include-package=app

执行此命令后，Nuitka 会在当前目录下生成：

1. app.cpXX-win_amd64.pyd (文件名中的 XX 取决于您的 Python 版本和系统架构，例如 app.cp311-win_amd64.pyd)：这是编译后的二进制模块文件。
2. app.pyi: 这是一个存根文件，包含了 app 模块的导入信息。这个文件对后续 PyInstaller 打包很重要。

第二步：修改主入口文件 (main.py)

为了让 PyInstaller 能够正确识别和打包 .pyd 模块及其依赖，需要修改 main.py 文件：

1. 导入 .pyd 模块: 在 main.py 的开头添加一行导入语句，导入刚刚生成的 .pyd 模块。例如：

   1	import app

2. 复制 .pyi 中的导入信息: 打开 app.pyi 文件，将其中的所有 import 语句复制到 main.py 的开头。这有助于 PyInstaller 识别所有第三方库依赖。

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   # main.py 开头示例 import app # 从 app.pyi 复制过来的导入语句 import os import sys # ... 其他导入 ... # 您的主程序逻辑 if __name__ == '__main__': # 调用 app 模块中的函数或类 app.run_your_app()

   提示: 如果复制的导入语句显得杂乱，可以使用 isort 工具进行排序和去重：

   1 2	pip install isort isort main.py

修改后的 main.py 应该只包含必要的导入语句和启动程序的核心逻辑，尽量保持简洁。

第三步：使用 PyInstaller 打包

现在，使用 PyInstaller 打包修改后的 main.py 文件。在项目根目录下执行 PyInstaller 命令：

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# 使用 PyInstaller 打包 main.py
# 根据需要添加 PyInstaller 的参数，例如 --onefile, --windowed 等
pyinstaller main.py --clean --noconfirm

PyInstaller 会分析 main.py，识别到对 app 模块的导入，并将其生成的 .pyd 文件以及所有依赖的第三方库一起打包。

第四步：验证打包结果

打包完成后，在 dist 文件夹中找到生成的可执行文件。运行它，验证程序是否正常工作。

此时，您的核心代码（位于 app 文件夹中）已经被编译成难以反编译的 .pyd 文件，而 main.py 文件内容非常简单，即使被反编译也难以获取核心逻辑。

第五步：程序体积优化 (可选)

打包后的程序体积可能仍然较大。您可以使用一些工具或脚本对打包结果进行进一步优化，例如删除不必要的依赖文件等。这部分内容超出了本文范围，但您可以参考相关的优化指南。

总结

通过结合使用 Nuitka 和 PyInstaller，我们可以：

• 提高代码安全性: 将核心代码编译成二进制 .pyd 文件，增加反编译难度。
• 提升运行性能: Nuitka 的编译优化有助于提高程序执行速度。
• 加快打包速度: PyInstaller 处理的 Python 源码文件减少，打包过程更快。
• 提高打包成功率: 结合 PyInstaller 对复杂依赖的良好支持。

这种混合打包方式继承了 PyInstaller 打包后程序启动速度相对较慢的缺点，但对于需要兼顾性能、安全性和打包效率的场景，是一个非常有效的解决方案。

更多资源

• Nuitka 官方文档
• PyInstaller 官方文档

许可协议

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