python - 如何在Windows上使用cython_freeze构建单个可执行文件？

Question

我在Windows 10上运行Python 3.5，并且希望将我的Python代码编译成一个可执行文件，以便与某些最终用户共享。我正在使用Cython 0.25.2尝试完成此操作。

通过使用Cython --embed标志，我已经有了一个HelloWorld程序。在Windows命令提示符下，Cython生成一个.c文件:

# (myVirtualEnv) > cd (pathToSourceCode)
# (myVirtualEnv) > py (pathToVirtualEnv)\Scripts\cython.exe helloWorld.pyx --embed

这给了我一个HelloWorld.c文件。然后，我打开MSVC++ 2015 x86 native 命令提示符，并将HelloWorld.c文件编译为Windows exe:

# > cd (pathToSourceCode)
# > cl.exe  /nologo /Ox /MD /W3 /GS- /DNDEBUG -I(pathToVirtualEnv)\Include -I(pathToVirtualEnv)\PC /TchelloWorld.c /link /OUT:"helloTest.exe" /SUBSYSTEM:CONSOLE /MACHINE:X86 /LIBPATH:(pathToVirtualEnv)\Lib /LIBPATH:C:\Python35\libs

这很好。从Windows命令提示符运行时，我的新helloTest.exe程序将打印到命令行。我需要弄清楚如何将第一组命令(从常规命令提示符下)放入distutils安装脚本中，但我还没有完成。也许我可以将Windows编译器命令转换成make文件或批处理文件之类的东西。

这里的缺点是我希望能够一起构建许多模块和软件包，也不想确保最终用户拥有所有依赖项(Python 3.5和所有需要的模块)。

我一直无法弄清楚如何构建多个Cython文件，然后将它们链接到最终的Windows .exe中。但是，看到我也想包括Python本身和任何包含的python模块，除了一些预编译处理之外，我确实需要一个冻结工具。

Cython有一个用于 cython_freeze的演示文件夹。这看起来很完美。它说它将所有包含的模块，包括Python本身，拉入一个c文件进行编译。示例文件包括gcc的自述文件和make文件。我不完全了解这里发生的事情，并且由于我使用的是MSCV cl.exe，因此我认为正确的做法是查找/修改该文件以使其适用于cl.exe。我缺乏执行此操作的技能。实际上，因为我在Windows上，所以我从 pre-compiled wheels获得了cython，我甚至不确定cython_freeze是否存在于我的virtualenv中(我进行了搜索，但未提出任何建议)。同样，“cython冻结”网络搜索也为空。到目前为止，我已经运行了cython --embeded HelloWorld程序，并且我已经从GitHub下载了cython源代码以查看cython_freeze自述文件并制作文件。

所以，我的问题是:

如何使用cython_freeze和cl.exe来构建单个Windows可执行文件，其中包含python，我的主程序和包括的包/模块(标准或自定义包)？

因为我是从为Windows预先编译的轮子上安装了Cython 0.25.2的，所以cython_freeze是否已经在我的virtualenv中了？如果可以，该如何使用？如果没有，我该如何“安装”它？

我绝对愿意接受其他非cython_freeze方法。但是，我应该注意，我已经研究了其他几种看起来不太有前途的选择:

py2exe和cx-freeze以及其他类似的冻结工具将自定义代码压缩了起来，但是仍然需要Python和所有模块才能安装。这给我的用户带来了太多麻烦。我真的希望他们能够click.exe并(只要它们在Windows上)运行它。

我已经考虑过使用gcc作为编译器，但是由于MSVC 2015已用于compile Python for windows及其所有扩展，因此听起来这将为python本身带来许多兼容性问题打开大门。

我也倾向于cython，因为我在numpy中有一些相当慢的“大型数学”例程，这些例程花费的时间太长，所以我有动力学习更多关于cython的知识，以加快它们的速度。

除了Windows10和Python 3.5，我还使用pip和virtualenv来管理我的程序包并创建我的virtualenv。我没有使用ant或conda。 Cython和我的大多数其他软件包都是通过预编译的轮安装的，如上所示。

更新:

我的问题的实质实际上是为未安装Python的用户打包Python。马特(Matt)提供了一种极好的方法来做到这一点(并提供了有关编译Python的良好教育)。 Biswa_9937和S.Moncayo正确地指出，Py2Exe(Python版本3.4和更早版本)和PyInstaller(在Python 3.5上运行)也可以实现此目标。这些是很好的答案，非常有帮助。

但是，我的问题的详细信息是有关使Cython_freeze在Windows上运行。没有人尝试过这样做，所以我没有回答这个问题，希望Cython专家可以参与其中。

Answer 1

我不会(直接)回答您的问题，但是会为您带来我认为您想要的结果。相反，我将为您提供一个预编译的Python 3.5 x64 Windows构建嵌入式副本的链接，该副本已安装NumPy SciPy Pandas，您可以下载从Python/libs/site-packages/导入的每个库并将其添加到extension_modules/目录中并仅使用.py脚本即插即用。 https://stackoverflow.com/a/44610044/6037118，您可能需要滚动到我的答案。除了冻结之外，我仍然无法将所有内容都放入exe文件中，您仍然需要导入libs的子文件夹。
这是经过编译的嵌入式Python 3.5 x64 VS 2015链接，带有NumPy，SciPy，Pandas，Intel MKL:
https://www.dropbox.com/sh/2smbgen2i9ilf2e/AADI8A3pCAFU-EqNLTbOiUwJa?dl=0
如何自己编译
我将教您如何钓鱼，而不是将其重新编译为x32。这是Visual Studio项目的call_function.c文件:

#include <Python.h>

int
main(int argc, char *argv[])
{
    PyObject *pName, *pModule, *pDict, *pFunc;
    PyObject *pArgs, *pValue;
    int i;

    if (argc < 3) {
        fprintf(stderr, "Usage: call pythonfile funcname [args]\n");
        return 1;
    }
    
    Py_SetPath(L"python35.zip;extension_modules//;); //all your libraries from site-packages must be installed under extension_modules directory like \extension_modules\numpy\
    Py_Initialize();
    pName = PyUnicode_DecodeFSDefault(argv[1]);
    /* Error checking of pName left out */

    pModule = PyImport_Import(pName);
    Py_DECREF(pName);

    if (pModule != NULL) {
        pFunc = PyObject_GetAttrString(pModule, argv[2]);
        /* pFunc is a new reference */

        if (pFunc && PyCallable_Check(pFunc)) {
            pArgs = PyTuple_New(argc - 3);
            for (i = 0; i < argc - 3; ++i) {
                pValue = PyLong_FromLong(atoi(argv[i + 3]));
                if (!pValue) {
                    Py_DECREF(pArgs);
                    Py_DECREF(pModule);
                    fprintf(stderr, "Cannot convert argument\n");
                    return 1;
                }
                /* pValue reference stolen here: */
                PyTuple_SetItem(pArgs, i, pValue);
            }
            pValue = PyObject_CallObject(pFunc, pArgs);
            Py_DECREF(pArgs);
            if (pValue != NULL) {
                printf("Result of call: %ld\n", PyLong_AsLong(pValue));
                Py_DECREF(pValue);
            }
            else {
                Py_DECREF(pFunc);
                Py_DECREF(pModule);
                PyErr_Print();
                fprintf(stderr, "Call failed\n");
                return 1;
            }
        }
        else {
            if (PyErr_Occurred())
                PyErr_Print();
            fprintf(stderr, "Cannot find function \"%s\"\n", argv[2]);
        }
        Py_XDECREF(pFunc);
        Py_DECREF(pModule);
    }
    else {
        PyErr_Print();
        fprintf(stderr, "Failed to load \"%s\"\n", argv[1]);
        return 1;
    }
    Py_Finalize();
    return 0;
}

这是Visual Studio解决方案文件，您可以另存为 embedpython.sln:

Microsoft Visual Studio Solution File, Format Version 12.00
# Visual Studio 14
VisualStudioVersion = 14.0.24720.0
MinimumVisualStudioVersion = 10.0.40219.1
Project("{8BC9CEB8-8B4A-11D0-8D11-00A0C91BC942}") = "embedpython", "embedpython.vcxproj", "{51062161-3FE4-42F2-9B89-BEB15E8F7590}"
EndProject
Global
    GlobalSection(SolutionConfigurationPlatforms) = preSolution
        Debug|x64 = Debug|x64
        Debug|x86 = Debug|x86
        Release|x64 = Release|x64
        Release|x86 = Release|x86
    EndGlobalSection
    GlobalSection(ProjectConfigurationPlatforms) = postSolution
        {51062161-3FE4-42F2-9B89-BEB15E8F7590}.Debug|x64.ActiveCfg = Debug|x64
        {51062161-3FE4-42F2-9B89-BEB15E8F7590}.Debug|x64.Build.0 = Debug|x64
        {51062161-3FE4-42F2-9B89-BEB15E8F7590}.Debug|x86.ActiveCfg = Debug|Win32
        {51062161-3FE4-42F2-9B89-BEB15E8F7590}.Debug|x86.Build.0 = Debug|Win32
        {51062161-3FE4-42F2-9B89-BEB15E8F7590}.Release|x64.ActiveCfg = Release|x64
        {51062161-3FE4-42F2-9B89-BEB15E8F7590}.Release|x64.Build.0 = Release|x64
        {51062161-3FE4-42F2-9B89-BEB15E8F7590}.Release|x86.ActiveCfg = Release|Win32
        {51062161-3FE4-42F2-9B89-BEB15E8F7590}.Release|x86.Build.0 = Release|Win32
    EndGlobalSection
    GlobalSection(SolutionProperties) = preSolution
        HideSolutionNode = FALSE
    EndGlobalSection
EndGlobal

现在，您必须下载可嵌入的zip文件(此处是32位): https://www.python.org/ftp/python/3.5.1/python-3.5.1-embed-win32.zip并解压缩并将其放置在带有内置EXE文件的目录中。另外，您不需要它附带的python.exe或wpython.exe，并将所有PYD文件复制到\extension_modules\目录中。请注意，您还需要在链接器中添加任何链接的库.lib文件:
这是 embedpython.vsxproj文件:

<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>
<Project DefaultTargets="Build" ToolsVersion="14.0" xmlns="http://schemas.microsoft.com/developer/msbuild/2003">
  <ItemGroup Label="ProjectConfigurations">
    <ProjectConfiguration Include="Debug|Win32">
      <Configuration>Debug</Configuration>
      <Platform>Win32</Platform>
    </ProjectConfiguration>
    <ProjectConfiguration Include="Release|Win32">
      <Configuration>Release</Configuration>
      <Platform>Win32</Platform>
    </ProjectConfiguration>
    <ProjectConfiguration Include="Debug|x64">
      <Configuration>Debug</Configuration>
      <Platform>x64</Platform>
    </ProjectConfiguration>
    <ProjectConfiguration Include="Release|x64">
      <Configuration>Release</Configuration>
      <Platform>x64</Platform>
    </ProjectConfiguration>
  </ItemGroup>
  <PropertyGroup Label="Globals">
    <ProjectGuid>{51062161-3FE4-42F2-9B89-BEB15E8F7590}</ProjectGuid>
    <Keyword>Win32Proj</Keyword>
  </PropertyGroup>
  <Import Project="$(VCTargetsPath)\Microsoft.Cpp.Default.props" />
  <PropertyGroup Condition="'$(Configuration)|$(Platform)'=='Debug|Win32'" Label="Configuration">
    <ConfigurationType>Application</ConfigurationType>
    <UseDebugLibraries>true</UseDebugLibraries>
    <PlatformToolset>v140</PlatformToolset>
  </PropertyGroup>
  <PropertyGroup Condition="'$(Configuration)|$(Platform)'=='Release|Win32'" Label="Configuration">
    <ConfigurationType>Application</ConfigurationType>
    <UseDebugLibraries>false</UseDebugLibraries>
    <PlatformToolset>v140</PlatformToolset>
  </PropertyGroup>
  <PropertyGroup Condition="'$(Configuration)|$(Platform)'=='Debug|x64'" Label="Configuration">
    <ConfigurationType>Application</ConfigurationType>
    <UseDebugLibraries>true</UseDebugLibraries>
    <PlatformToolset>v140</PlatformToolset>
  </PropertyGroup>
  <PropertyGroup Condition="'$(Configuration)|$(Platform)'=='Release|x64'" Label="Configuration">
    <ConfigurationType>Application</ConfigurationType>
    <UseDebugLibraries>false</UseDebugLibraries>
    <PlatformToolset>v140</PlatformToolset>
  </PropertyGroup>
  <Import Project="$(VCTargetsPath)\Microsoft.Cpp.props" />
  <ImportGroup Label="ExtensionSettings">
  </ImportGroup>
  <ImportGroup Label="Shared">
  </ImportGroup>
  <ImportGroup Label="PropertySheets" Condition="'$(Configuration)|$(Platform)'=='Debug|Win32'">
    <Import Project="$(UserRootDir)\Microsoft.Cpp.$(Platform).user.props" Condition="exists('$(UserRootDir)\Microsoft.Cpp.$(Platform).user.props')" Label="LocalAppDataPlatform" />
  </ImportGroup>
  <ImportGroup Label="PropertySheets" Condition="'$(Configuration)|$(Platform)'=='Release|Win32'">
    <Import Project="$(UserRootDir)\Microsoft.Cpp.$(Platform).user.props" Condition="exists('$(UserRootDir)\Microsoft.Cpp.$(Platform).user.props')" Label="LocalAppDataPlatform" />
  </ImportGroup>
  <ImportGroup Label="PropertySheets" Condition="'$(Configuration)|$(Platform)'=='Debug|x64'">
    <Import Project="$(UserRootDir)\Microsoft.Cpp.$(Platform).user.props" Condition="exists('$(UserRootDir)\Microsoft.Cpp.$(Platform).user.props')" Label="LocalAppDataPlatform" />
  </ImportGroup>
  <ImportGroup Label="PropertySheets" Condition="'$(Configuration)|$(Platform)'=='Release|x64'">
    <Import Project="$(UserRootDir)\Microsoft.Cpp.$(Platform).user.props" Condition="exists('$(UserRootDir)\Microsoft.Cpp.$(Platform).user.props')" Label="LocalAppDataPlatform" />
  </ImportGroup>
  <PropertyGroup Label="UserMacros" />
  <PropertyGroup Condition="'$(Configuration)|$(Platform)'=='Debug|Win32'">
    <LinkIncremental>true</LinkIncremental>
  </PropertyGroup>
  <PropertyGroup Condition="'$(Configuration)|$(Platform)'=='Release|Win32'">
    <LinkIncremental>true</LinkIncremental>
  </PropertyGroup>
  <PropertyGroup Condition="'$(Configuration)|$(Platform)'=='Release|x64'">
    <IncludePath>$(VC_IncludePath);$(WindowsSDK_IncludePath);C:\Python3;C:\Python3\include;</IncludePath>## Heading ##
    <LibraryPath>$(VC_LibraryPath_x64);$(WindowsSDK_LibraryPath_x64);$(NETFXKitsDir)Lib\um\x64;</LibraryPath>
  </PropertyGroup>
  <ItemDefinitionGroup Condition="'$(Configuration)|$(Platform)'=='Debug|Win32'">
    <ClCompile>
      <PreprocessorDefinitions>WIN32;_DEBUG;_WINDOWS;%(PreprocessorDefinitions)</PreprocessorDefinitions>
      <RuntimeLibrary>MultiThreadedDebugDLL</RuntimeLibrary>
      <WarningLevel>Level3</WarningLevel>
      <DebugInformationFormat>ProgramDatabase</DebugInformationFormat>
      <Optimization>Disabled</Optimization>
    </ClCompile>
    <Link>
      <TargetMachine>MachineX86</TargetMachine>
      <GenerateDebugInformation>true</GenerateDebugInformation>
      <SubSystem>Windows</SubSystem>
    </Link>
  </ItemDefinitionGroup>
  <ItemDefinitionGroup Condition="'$(Configuration)|$(Platform)'=='Release|Win32'">
    <ClCompile>
      <PreprocessorDefinitions>WIN32;NDEBUG;_WINDOWS;%(PreprocessorDefinitions)</PreprocessorDefinitions>
      <RuntimeLibrary>MultiThreadedDLL</RuntimeLibrary>
      <WarningLevel>Level3</WarningLevel>
      <DebugInformationFormat>ProgramDatabase</DebugInformationFormat>
    </ClCompile>
    <Link>
      <TargetMachine>MachineX86</TargetMachine>
      <GenerateDebugInformation>true</GenerateDebugInformation>
      <SubSystem>Windows</SubSystem>
      <EnableCOMDATFolding>true</EnableCOMDATFolding>
      <OptimizeReferences>true</OptimizeReferences>
    </Link>
  </ItemDefinitionGroup>
  <ItemDefinitionGroup Condition="'$(Configuration)|$(Platform)'=='Debug|x64'">
    <Link>
      <AdditionalDependencies>python35.lib;kernel32.lib;user32.lib;gdi32.lib;winspool.lib;comdlg32.lib;advapi32.lib;shell32.lib;ole32.lib;oleaut32.lib;uuid.lib;odbc32.lib;odbccp32.lib;%(AdditionalDependencies)</AdditionalDependencies>
    </Link>
  </ItemDefinitionGroup>
  <ItemDefinitionGroup Condition="'$(Configuration)|$(Platform)'=='Release|x64'">
    <Link>
      <AdditionalDependencies>python35.lib;kernel32.lib;user32.lib;gdi32.lib;winspool.lib;comdlg32.lib;advapi32.lib;shell32.lib;ole32.lib;oleaut32.lib;uuid.lib;odbc32.lib;odbccp32.lib;%(AdditionalDependencies)</AdditionalDependencies>
      <AdditionalLibraryDirectories>C:\Python3\libs;</AdditionalLibraryDirectories>
    </Link>
  </ItemDefinitionGroup>
  <ItemGroup>
    <ClCompile Include="call_function.c" />
  </ItemGroup>
  <Import Project="$(VCTargetsPath)\Microsoft.Cpp.targets" />
  <ImportGroup Label="ExtensionTargets">
  </ImportGroup>
</Project>
  

确保以上所有目录均指向您的实际Python3安装(此处假定\Python3\是安装目录)。然后，只需打开解决方案文件并构建x32或x64或任何您想要的文件即可。您必须花一点时间才能找到您的包裹所需的一切。例如，Numpy需要链接到\Python3\Lib\site-packages\numpy\core\lib\npymath.lib。您自己编译的任何PYD Cython程序都可以直接位于\extension_modules\中。对于在Windows上进行的构建，我还必须在EXE目录中包含msvcp140_app.dll(奇怪的是\Program Files(x86)\Microsoft Visual Studio 14.0\VC\redist\x64\Microsoft.VC140.CRT\msvcp140.dll重命名，或者\x86\目录为32位)。
出于所有这些奇怪的原因，我指出了这就是为什么我建议下载预构建的版本以开始使用-至少它会告诉您如何打包东西才能使其正常工作。
享受。