【Python小技巧】加密又提速，把.py文件编译为.pyd文件（类似dll函数库），你值得拥有！

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前言

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Python的脚本文件是开源的，若直接发布，就等于开源。对于个人使用或则公开源码的，没有问题。但对于分发部署，就有些不妥了。一则开源任何人都可以修改，可能不安全；二则效率没有编译后的高。所以，需要保护源码，特别是公司的产品，就需要对Python代码进行混淆加密保护。

那么，如何编译和加密呢？下面，我们就来说一说。

一、常见的Python文件格式有哪些？

Python常见的文件类型介绍：
.py python的源代码文件，可以直接编辑，直接运行
.pyc Python源代码import后，编译生成的字节码
.pyd Python的动态链接库(Windows平台dll)，需要通过其它程序调用运行。

这里，我们重点说第三种文件形式。

二、准备编译环境

要将.py文件转为.pyd文件，我们需要两个工具，一个是cython，一个是微软的C++ 生成工具。下面我们一步一步来安装。

1. 安装cython

通过pip install cython -i https://pypi.tuna.tsinghua.edu.cn/simple 安装cython

(base) C:\Users\Administrator>pip install cython -i https://pypi.tuna.tsinghua.edu.cn/simple
Looking in indexes: https://pypi.tuna.tsinghua.edu.cn/simple
Collecting cython
  Downloading https://pypi.tuna.tsinghua.edu.cn/packages/d2/49/9845f14b6716614c832535b67e3b491434d7fdecf510fcb6fe254f60a974/Cython-0.29.34-py2.py3-none-any.whl (988 kB)
     ━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━ 988.1/988.1 kB 10.5 MB/s eta 0:00:00
Installing collected packages: cython
Successfully installed cython-0.29.34

(base) C:\Users\Administrator>

2. 安装Microsoft C++ 生成工具

进入https://visualstudio.microsoft.com/zh-hans/visual-cpp-build-tools/
下载生成工具，并在线安装。

安装完成推出即可。

三、编译.py文件为.pyd文件

1. 编辑原始.py文件

这里我们写一个计算平方的函数.py文件，将以下文件保存为my_func.py。
注：这里第3行添加 # cython: language_level=3，以表示在Python3环境进行编译。

#!/usr/bin/env python
# -*- coding: utf-8 -*-
# cython: language_level=3

def square(x):
    return int(x)**2

if __name__ == '__main__':
    print(square(6))

2. 准备setup.py文件

在同目录下编写setup.py文件，将my_func.py写到最后一行。如果有多个.py文件，以逗号为间隔全部写上，可一次性编译。

#!/usr/bin/env python
# -*- coding: utf-8 -*-

# here put the import lib
from distutils.core import setup
from Cython.Build import cythonize

setup(ext_modules=cythonize(["my_func.py"]))

3. 进行编译

通过cmd命令切换到文件所在目录，执行以下命令

python setup.py build_ext --inplace

步骤及结果如下：

(base) C:\Users\Administrator>cd pydtest
(base) C:\Users\Administrator\pydtest>python setup.py build_ext --inplace
Compiling my_func.py because it changed.
[1/1] Cythonizing my_func.py
my_func.c
  正在创建库 build\temp.win-amd64-cpython-310\Release\my_func.cp310-win_amd64.lib 和对象 build\temp.win-amd64-cpython-310\Release\my_func.cp310-win_amd64.exp
正在生成代码
已完成代码的生成

(base) C:\Users\Administrator\pydtest>

编译完成后生成my_fucn.cp310-win_amd64.pyd文件。正式发布使用时我们需要改回my_fucn.pyd才可以引用，将文件名中间“cp310-win_amd64”删除即可。且文件名称不可以修改成其它名字哦，否则会提示引用失败。

以上即整个pyd文件生成的方法。在python文件运行时将优先寻找调用.pyd文件。找不到会再寻找相对应的.py文件。

注意：如果出现如下提示，则表示您的编译Visual Studio编译环境未准备好。如果按步骤操作，应该不会出现。

(base) C:\Users\Administrator\pydtest>python setup.py build_ext --inplace
Compiling test.py because it changed.
[1/1] Cythonizing test.py
d:\ProgramData\anaconda3\lib\site-packages\Cython\Compiler\Main.py:369: FutureWarning: Cython directive ‘language_level’ not set, using 2 for now (Py2). This will change in a later release! File: C:\Users\Administrator\pydtest\test.py
tree = Parsing.p_module(s, pxd, full_module_name)
error: Microsoft Visual C++ 14.0 or greater is required. Get it with “Microsoft C++ Build Tools”: https://visualstudio.microsoft.com/visual-cpp-build-tools/

四、测试

为了比较运行速度，我们分别引入对应函数，并计算他们的用时。这里，我们把原始的my_func.py文件放到了backup目录，后期使用backup.my_func导入。

我们编辑一个main.py，内容如下：
这里引入使用装饰器，方便测算函数运行时间。只需要在函数前面加上@timer即可。

# 引用原始的.py文件
from backup.my_func import square as square1
# 引用编译后的.pyd文件
from my_func import square as square2

# 装饰器(计算执行耗时)
def timer(func):
    import time
    def deco(*args, **kwargs):  
        start = time.time()
        res = func(*args, **kwargs)
        stop = time.time()
        print(''.join([func.__name__,' 耗时：',str(stop-start)]))
        return res 
    return deco

@timer
def cal_square1(x):
    total = 0
    for i in range(x):
        y = square1(i)
        total += y
    return y

@timer
def cal_square2(x):
    total = 0
    for i in range(x):
        y = square2(i)
        total += y
    return y

if __name__ == '__main__':
    x = 10000000
    print('使用py文件计算：平方累计=',cal_square1(x))
    print('使用pyd文件计算，平方累计=',cal_square2(x))

同样的函数内容，同样的计算结果，结果如下：

cal_square1 耗时：5.30519700050354
使用py文件计算：平方累计= 99999980000001
cal_square2 耗时：4.141402721405029
使用pyd文件计算，平方累计= 99999980000001
请按任意键继续. . .

经测试，可以发现，经过编译的函数，耗时明显减少了。

注意：如果运行出现如下提示，则检查以下你修改后的文件名。比如我编译为my_func.pyd，但改问你my_func_new.pyd，虽然引用路径没问题，但依然会报错：

Traceback (most recent call last):
  File "C:\Users\Administrator\pydtest\main.py", line 2, in <module>
    from my_func_new import square as square2
ImportError: dynamic module does not define module export function (PyInit_my_func_new)
请按任意键继续. . .

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总结

注意：这里还有个版本问题，刚才编译生成的my_fucn.cp310-win_amd64.pyd文件，即表示python3.10 win 64位操作系统环境。

在调用时也需要注意Python版本问题，调用环境要和编译的Python环境版本一致（如Python3.10编译，在Python3.10环境调用就行）。如果需要编译多个python版本的，可安装虚拟环境重复以上编译过程即可生成多个版本，方便不同环境下调用。