Python 环境安装与使用

概述

参考：
官方文档，Python 的安装与使用

安装 Python

Linux

各 Linux 发行版通常都会自带 Python。要想在 Linux 中安装指定版本的 Python，需要使用源码编译安装，因为 Python 依赖很多 C 库，而很多 Linux 发行版中的程序又依赖自带的 Python。

所以我们通常需要把自己想要安装的 Python 装在其他目录，而不是更新发行版自带的 Python。

编译并构建 Python 环境

[!Question] 由于 Python 模块与包的管理非常混乱，我们有没有办法像 Go 一样，依靠一个 GOPATH 即可统一管理呢？可以，当我们了解了模块搜索路径的底层原理之后，即可开始着手将 Python 的依赖都移动到指定的目录

首先，下载 Python 源码包。解压后进入源码目录

一、生成 Makefile 文件

./configure --enable-optimizations --prefix=/usr/local/python3.12

二、构建 Python 环境（参考下文中的编译注意事项），但不安装到系统中

make
# 可以使用多个线程以加快构建速度。下面示例是使用 32 个线程
# make -j 32

三、确认构建无误后，将 Python 安装到系统环境中（i.e. ./configure 的 –prefix 参数指定的目录）

make install

之后会在 /usr/local/python3.12/ 目录中生成可用的 Python 环境。

四、修改默认使用的 Python 版本。构建工作完成了，我们有两种方式让我们可以默认使用新版的 Python3.12

将 /usr/local/python3.12/bin/ 目录添加在 $PATH 的最前面

tee /etc/profile.d/python.sh > /dev/null <<"EOF"
export PATH=/usr/local/python3.12/bin:$PATH
EOF
source /etc/profile

将 which python3 的软链接指到 /usr/local/python3.12/bin/python3 即可

五、最终效果如下：

~]# python3 -m site
sys.path = [
    '/root',
    '/usr/local/python3.12/lib/python312.zip',
    '/usr/local/python3.12/lib/python3.12',
    '/usr/local/python3.12/lib/python3.12/lib-dynload',
    '/usr/local/python3.12/lib/python3.12/site-packages',
]
USER_BASE: '/root/.local' (doesn't exist)
USER_SITE: '/root/.local/lib/python3.12/site-packages' (doesn't exist)
ENABLE_USER_SITE: True
~]# python3
Python 3.12.13 (main, Apr 30 2026, 11:08:16) [GCC 10.3.1] on linux
Type "help", "copyright", "credits" or "license" for more information.
>>> import sys
>>> sys.prefix
'/usr/local/python3.12'
>>> sys.exec_prefix
'/usr/local/python3.12'

[!Attention] yum, dnf 的问题使用第二种改变原始软链接的方式更换默认 Python 后，可能会由于依赖不足导致 yum/dnf 无法使用。而 dnf 模块本身是用 C 扩展写的，它的 .so 文件编译时绑定了特定的 Python ABI。系统里的 dnf 是针对 python3.9 编译安装的，直接用 3.10 加载会报 ABI 不兼容或者直接找不到模块。可以使用如下方式将 yum 和 dnf 调用的 Python 改回 3.0
sed -i '1s|.*|#!/usr/bin/python3.9|' /usr/bin/yum
sed -i '1s|.*|#!/usr/bin/python3.9|' /usr/bin/dnf

编译注意事项

[!Attention] 编译出现问题时的处理要清理环境（执行 make clean 命令）后，重新执行 ./configure XXX && make 命令。注意：不要执行 make install，避免直接生成最终 Python 环境。

编译 Python 时所需的依赖

在使用 make 命令编译的时候可能会出现这种提示：

The necessary bits to build these optional modules were not found:  
_curses               _curses_panel         _dbm                 
_gdbm                 _tkinter              nis                  
readline                                                         
To find the necessary bits, look in configure.ac and config.log.

这是提示编译 Python 环境的时候缺少一些模块，虽然这些模块的确实不会导致编译失败。但是在后续使用的过程中，如果代码依赖了这些模块，那么将无法使用，必须在安装完这些模块后重新编译才可以解决。

[!Tip] Python 环境所需的这些 necessary 的依赖模块需要使用 Package 管理安装，这些模块通常都是与系统自身 C 环境相关的，无法通过外部环境引入或包含在源码中。

[!Attention] 各种 Linux 发行版的环境缺失的模块可能并不一样，Python 版本之间所需要的必要模块可能也不一样。这里只能尽量总结一些。

dnf install gcc make openssl-devel libffi-devel zlib-devel \
  bzip2-devel readline-devel sqlite-devel ncurses-devel \
  xz-devel tk-devel \
  gdbm-devel libtirpc-devel

openssl-devel # Python 的 ssl 模块、hashlib 以及 pip 的 HTTPS 请求都依赖它。没有它编译出来的 Python 能用，但无法访问任何 HTTPS，pip 基本废掉。
libffi-devel # Foreign Function Interface 库。Python 的 ctypes 模块用它来调用 C 函数。很多第三方包（比如 cffi、cryptography）也依赖它。
zlib-devel # Python 的 zlib 模块，提供压缩/解压能力。pip 安装的 .whl 包本质是 zip 压缩包，没有它 pip 装包会失败。
bzip2-devel # Python 的 bz2 模块，处理 .bz2 压缩格式。某些包的源码是 bz2 压缩的，缺它影响较小，但建议装上。
readline-devel # 给 Python 交互式终端（REPL）提供行编辑能力，比如方向键翻历史命令、Ctrl+A 跳行首。没有它 Python 能用，但交互体验很差。
sqlite-devel # Python 内置 sqlite3 模块依赖它。Django 等框架默认用 SQLite 做开发数据库，缺它这些用不了。
ncurses-devel # Python 的 curses 模块依赖它，用于终端 UI 编程。日常用到的少，但缺它编译时会有警告。
xz-devel # Python 的 lzma 模块依赖它，处理 .xz/.lzma 压缩格式。某些包的分发格式是 xz，缺它影响也较小。
tk-devel # Python 的 tkinter 模块依赖它，用于图形界面。服务器环境基本用不到，如果你确定不需要 GUI 可以不装。

Windows

从官网下载 Windows 版的 exe 安装包，勾选 Add Python ${版本号} to PATH。安装包中包括 IDLE、pip、Python 文档。

安装完成后会提示关闭 Path 变量值的长度限制

安装完成后自动设置的内容

修改安装路径到 D:\Tools\Python\Python${版本号} 目录下

比如我安装 Python 3.10 版本，则会安装到 D:\Tools\Python\Python310 目录下

同时将会在用户变量中的 Path 环境变量中添加如下值：

D:\Tools\Python\Python310\Scripts\
D:\Tools\Python\Python310

在 %USERPROFILE%\AppData\Local\Programs\Python\Python310\Scripts\ 目录中将会添加 pip 二进制命令。

安装完成后基本目录结构

Python 自动安装 pip 和 setuptools 两个包，这两个包在 site-packages 目录中生成如下目录

pip 包包含目录
- pip
- pip-22.3.1.dist-info
- 另外还会在 Scripts 目录生成 3 个可执行文件。
setuptools 包包含目录
- _distutils_hack
- distutils-precedence.pth
- pkg_resources
- setuptools-65.5.0.dist-info
- setuptools

Windows 可嵌入的包

嵌入式分发是一个包含最小 Python 环境的 ZIP 文件。它旨在充当另一个应用程序的一部分，而不是由最终用户直接访问。

安装多个版本的 Python

初始化项目

无

Python 编译

参考：
GitHub 项目，pyinstaller/pyinstaller

Python 官方并未提供可以将代码编译成一个独立的可执行文件的工具。如果想要运行 Python 代码，通常来说都要先在目标机器上安装 Python 环境以及所需的依赖库。

但是，我们可以使用第三方工具，如 PyInstaller、cx_Freeze 等将 Python 代码编译成独立的可执行文件。这些工具会将 Python 解释器和所需的所有库打包到单个文件中，因此在未安装 Python 环境的计算机上也可以运行它。

使用方法：

安装

pip install pyinstaller

使用命令行将 Python 文件编译为可执行文件：

pyinstaller --onefile myscript.py

这样，您就可以在任何没有 Python 环境的计算机上运行生成的可执行文件了。

Python 关联文件与配置

${sys.path} # 模块的存储目录列表，以及加载模块时读取的目录列表。为 Python 提供寻找模块位置，也就是 python 运行代码时，import 指令导入的包的保存路径。这是多个文件的组合，也就是搜索模块的路径

Python 模块与包的关联文件通常都是在编译 Python 解释器时设置的，各个平台的默认值不太一样，这些值都会以变量的形式，存储在 Python 解释器中，当我们使用的时候，直接读取 Python 中的某些变量即可。通常都在 sys、site 模块中变量。

注意：Python 与其他语言不太一样，可以搜索包或者模块的路径非常多。这些模块或者包不一定只存放在一个单一的目录里。

${PYTHONPATH} # 手动设置的目录列表
site.getsitepackages() # 这个函数可以列出所有 site 模块生成的存放模块的目录列表

pyproject.toml

参考：
PEP-518
Python 包用户指南，编写 pyproject.toml
Python 包用户指南，规范 - pyproject.tom 规范

根据 PEP-518，Python 项目的配置推荐放到项目根目录 pyproject.toml 文件中，这是一个 TOML 格式的配置文件

该文件通常有 3 个 Table

build-system # 强烈推荐使用。它允许您声明您使用哪个构建后端以及构建项目所需的其他依赖项。
project # 大多数构建后端用来指定项目的基本元数据的格式，例如依赖项、您的姓名、etc. 。
tool # 具有特定于工具的子表，例如 [tool.hatch]、[tool.black]、[tool.mypy]。它的内容是由每个工具定义的。请查阅特定工具的文档以了解它可以包含什么。

最简单的 pyproject.tom 文件应该至少包含如下内容（不能只写 name 不写 version）：

[project]
name = "python-learning"
version = "0.1.0"

build-system

project

name(STRING)

version(STRING)

dynamic([]STRING)

dependencies([]STRING)

requirements.txt 文件（弃用）

参考：
pip 官方文档，用户指南-Requirements 文件
知乎，Python 中的 requirement.txt

Python 也需要维护项目相关的依赖包。通常我们会在项目的根目录下放置一个 requirement.txt 文件，用于记录所有依赖包和它的确切版本号。

requirement.txt 的内容长这样：

alembic==1.0.10
appnope==0.1.0
astroid==2.2.5
attrs==19.1.0
backcall==0.1.0
bcrypt==3.1.6
bleach==3.1.0
cffi==1.12.3
Click==7.0
decorator==4.4.0
defusedxml==0.6.0
entrypoints==0.3
...

如何使用？

那么 requirement.txt 究竟如何使用呢？

当我们拿到一个项目时，首先要在项目运行环境安装 requirement.txt 所包含的依赖：

pip install -r requirement.txt

当我们要把环境中的依赖写入 requirement.txt 中时，可以借助 freeze 命令：

pip freeze > requirements.txt

环境混用怎么办？

在导出依赖到 requirement.txt 文件时会有一种尴尬的情况。你的本地环境不仅包含项目 A 所需要的依赖，也包含着项目 B 所需要的依赖。此时我们要如何做到只把项目 A 的依赖导出呢？

pipreqs 可以通过扫描项目目录，帮助我们仅生成当前项目的依赖清单。

通过以下命令安装：

pip install pipreqs

运行：

pipreqs ./ --encoding utf8

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最后修改 April 30, 2026: update ai. 将 llama.cpp 内容放到独立的文件中。 (c2cafa8d)