.pyc文件是什么

学术   2024-12-08 14:26   中国香港  
case引入

创建两个python文件

 

module.py中定义一个函数:

def add(x,y):  return x+y

test.py中调用,即依赖module.py:

from module import adda = 2b = 4c = add(a,b)print(c)

Powershell中运行test.py

   运行完之后发现,文件目录下生成了一个__pycache__目录:

   该目录中有一个文件:

   他的命名很有规律,pyc文件后缀,前面是对应与module模块,中间cpython39python版本号为python3.9

   这里的pyc就是python compiled的意思,实际就是python文件编译后的意思,他是python的解释器加模块的源码转换后得到的字节码文件,生成它的目的是为了加速代码的运行速度。

   但是解释性的语言是没有编译过程的,解释器会对程序进行逐行的解释就直接运行。

   尝试修改module.py文件的内容

# add commentdef add(x,y):  return x+y

   然后再重新执行test.py,观察pyc文件的修改时间

   这说明当module.py修改时,pyc文件也会跟着修改,说明它重新生成pyc

   使用pyc反编译在线工具(https://tool.lu/pyc/)反编译这个pyc文件,得到内容如下:

这说明pyc文件就是module.py文件编译后的结果。那可以直接引用pyc文件而不是源文件吗?为了正确地import,将pyc文件名中的cpython39去掉:

   再运行test.py,发现也可以运行:

   这说明,如果py源文件没有被修改时,直接引用pyc也是可以的,这也是他的一个作用,防止源码被篡改或泄露。

   如果直接执行一个不需要importpython文件会怎么样呢?

   此时如果直接运行,不会生成pyc文件:

   但是执行时改成下面这样就会生成pyc文件:

python -m py_compile test.py

然后直接执行pyc文件也可以:

   这说明Python实不完全是一种解释型语言,它的执行方式实际上结合了编译和解释两种特性。

介绍

   Pyc 文件是 Python 编译后的字节码文件。当你运行一个 Python 脚本或模块时,Python 解释器会先将源代码编译成字节码,然后由 Python 虚拟机(PVM)执行这些字节码。pyc 文件通常位于项目的 __pycache__ 目录下,文件名格式为<module_name>.cpython-<version>.pyc,其中 <module_name> 是模块的名称,<version> Python 解释器的版本号。

主要特点

1. 编译速度pyc文件的主要目的是加速模块的加载过程。当一个模块第一次被导入时,Python 会将其编译成字节码并保存为 pyc 文件。下次再导入同一个模块时,如果源文件没有发生变化,Python 会直接使用已编译的 pyc 文件,而不是重新编译源代码,从而加快启动时间。

2. 跨平台字节码是与平台无关的,这意味着同一个 pyc 文件可以在不同的操作系统上运行,只要它们使用相同版本的 Python 解释器。

3. 源代码保护:虽然 pyc文件不是一种有效的源代码保护手段,但它可以防止非技术人员直接阅读源代码。不过,pyc 文件可以通过反编译工具恢复成接近原始的 Python 代码。

4. 缓存机制pyc 文件是一种缓存机制,用于存储编译后的字节码。如果源文件的修改时间比 pyc 文件的新,Python 会重新编译源文件并更新 pyc 文件。

文件结构

pyc 文件的结构如下:

  • Magic Number:前4个字节表示Python 解释器的版本号,用于确保字节码与解释器兼容。

  • Timestamp:接下来4个字节表示源文件的最后修改时间,用于判断是否需要重新编译。

  • Source Size:接下来4个字节表示源文件的大小,用于进一步验证文件的完整性。

  • Code Object:剩余部分是编译后的字节码,即 Python 的代码对象。

使用场景

  • 开发环境:在开发过程中,pyc 文件通常不会引起太多关注,因为 Python 会自动管理这些文件。然而,了解 pyc 文件的存在和作用可以帮助开发者更好地理解 Python 的工作原理。

  • 部署环境:在生产环境中,确保 pyc 文件的存在可以显著提高应用的启动速度。一些部署工具和容器化解决方案会预先编译并打包 pyc 文件,以优化性能。

  • 性能优化:虽然 pyc 文件主要影响的是启动时间,但在某些情况下,特别是对于大型应用或频繁启动的应用,这种优化可以带来显著的性能提升。

注意事项

  • 版本兼容性:pyc 文件是特定于Python 版本的。不同版本的 Python 解释器可能无法读取同一 pyc文件。

  • 安全性:`pyc` 文件不应被视为一种安全措施,因为它们可以被反编译。如果需要保护源代码,应考虑其他更有效的手段,如加密或编译成C 扩展模块。

  • 清理:在某些情况下,可能需要手动删除 pyc 文件,例如在源代码发生重大变更后,或者在调试过程中需要确保重新编译。

与可执行文件的区别

文件类型和用途

.pyc 文件:字节码文件。主要用于加速Python模块的加载和执行。它是Python源代码经过编译后生成的中间文件,存储了可以由Python虚拟机(PVM)直接执行的字节码。他还是需要Python解释器来执行。没有Python环境,.pyc文件是无法运行的。

可执行文件:二进制文件。它可以直接在操作系统上运行,不需要额外的解释器或编译器。常见的可执行文件扩展名包括 .exe(Windows)、.app(macOS)和没有扩展名的文件(Linux/Unix)。通常独立于编程语言环境,可以在没有开发工具的情况下运行。

平台相关性

.pyc文件:字节码是与平台无关的,可以在任何支持相同Python版本的平台上运行。但是,依赖于特定的Python版本,不同版本的Python可能无法读取同一.pyc文件。

可执行文件:可执行文件通常是针对特定操作系统的,例如Windows可执行文件不能在macOS或Linux上直接运行。还可能依赖于特定的硬件架构(如x86、x64、ARM)。

生成方式

.pyc文件:由Python解释器在首次导入模块时自动生成,并存储在__pycache__目录中;也可以通过命令行工具(如compileall)手动生成。

可执行文件:通常通过编译器(如GCC、Clang)从源代码编译生成,或者通过打包工具(如PyInstaller、cx_Freeze)从Python脚本生成。手动生需要明确的编译步骤和配置。

性能和启动时间

.pyc 文件:可以显著减少模块的加载时间,特别是在大型项目中。对运行时性能的影响较小,主要优化启动时间。

可执行文件:通常具有更快的启动时间,因为不需要解释器进行额外的解析和编译。而且,通常具有更好的运行性能,因为它们是直接针对目标平台优化的二进制代码。

分发和部署

.pyc 文件:通常不单独分发,而是作为项目的一部分。适合在开发和测试环境中使用,可以方便地进行调试和修改。

可执行文件:可以独立分发,用户无需安装额外的软件环境即可运行。适合在生产环境中使用,提供更好的用户体验和性能。

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