常見的 Python 文件后綴有：py、pyc 、pyo、 pyi、pyw、 pyd、 pyx 等。

本文只介紹相對常見的一些后綴名，至于一些特別冷門的文件格式，例如一些文章提到的pyz、pywz、rpy、pyde、pyp、 pyt等，并沒有進行研究。因為這些擴展名資料很少，網上搜到的文章似乎都是同一個出處，只是簡單提了一句，說了等于沒說。

py

最常見的 Python 源代碼文件。

實際上如果用 python + 文件 的方式運行代碼，只要文件內容相同，后綴名是不重要的，也就是說下面的運行結果都是等價的：

python test.py
python test.txt
python test

pyc

常見的 Python 字節(jié)碼緩存文件。

pyc文件和py文件一樣，都可以直接執(zhí)行，下面的運行結果都是等價的：

python test.py
python test.pyc

作用一：提升加載性能

我們知道 Python 代碼在執(zhí)行時，會先由 Python 解析器翻譯成 PyCodeObject 對象，俗稱字節(jié)碼 (Byte code)，然后交給 Python 解釋器來執(zhí)行字節(jié)碼。

上述過程中翻譯后的字節(jié)碼是保存在內存中，程序運行結束就沒了，而代碼沒有修改的情況下，每次生成的字節(jié)碼是一樣的，所以每次跑程序都再走一遍翻譯字節(jié)碼的過程有點浪費性能。因此為了提高加載效率，Python 在程序執(zhí)行結束后會把每個文件的字節(jié)碼寫入到硬盤中保存為 xxx.pyc 文件，這樣下一次再執(zhí)行這個程序時先在目錄下找有沒有xxx.pyc 文件，如果有這個對應文件且修改時間和xxx.py 文件的修改時間一樣，就不用再執(zhí)行翻譯成字節(jié)碼的過程，直接讀取xxx.pyc 文件執(zhí)行。其實緩存pyc 文件的方式對性能的提升很微小，只有項目文件非常多的時候才能看到顯著提升。

默認情況下，我們發(fā)現并不是所有的py 文件都會自動生成pyc 文件，只有被其他文件 import 過的文件才會生成對應的pyc 文件。可能 Python 認為被 import 的文件重復使用的概率比較高，而主文件一般只需要加載一次。

簡單做個實驗可以驗證，新建兩個 Python 文件hello.py和import.py，內容如下：

# hello.py
print("hello")

# import.py
impot hello

直接運行 python hello.py，并沒有生成pyc 文件，而運行python import.py，在當前目錄下生成了hello.py對應的pyc 文件。

這里 Python2 和 Python3 有些不同， Python2 是直接在當前目錄下生成同名 pyc 文件，Python3 是在當前目錄下創(chuàng)建了__pycache__文件夾，然后在文件夾內創(chuàng)建了一個包含 Python 版本信息的xxx.cpython-37.pyc 文件。

Python2

Python3

作用二：隱藏源代碼

pyc格式是給解釋器看的二進制文件，直接用編輯器打開看上去是亂碼，所以將 Python 代碼先編譯成pyc文件再交付給別人使用，一定程度上實現隱藏源代碼的效果。

默認情況下，主文件不會生成pyc文件，可以通過 Python 自帶的py_compile或compileall 庫，手動將所有py文件"編譯"成pyc文件。

python -m py_compile *.py
python -m compileall *.py

Python2

Python3

反編譯 pyc

前面說了，是“一定程度上實現隱藏源代碼的效果”，其實可以通過反編譯pyc文件來獲得py源碼，而且反編譯的難度并不大。

uncompyle6是一個專門用于將pyc反編譯為py源碼的第三方庫，安裝方式：

pip install uncompyle6

執(zhí)行下面命令可以將剛才生成的pyc反編譯為py文件：

uncompyle6 -o . *.pyc

打開生成的文件hello.cpython-37.py和import.cpython-37.py，可以看到和之前的py代碼內容一模一樣，不過多了一些 Python 的版本信息。

魔高一尺，道高一丈，有反編譯技術就有防止反編譯技術，更多了解參見這篇文章：通過字節(jié)碼混淆來保護Python代碼。

pyo

優(yōu)化后的 Python 字節(jié)碼緩存文件。

pyo文件的作用和pyc文件沒啥區(qū)別，唯一的優(yōu)化就是去掉了斷言語句，即assert語句。官方文檔描述：

When the Python interpreter is invoked with the -O flag, optimized code is generated and stored in .pyo files. The optimizer currently doesn't help much; it only removes assert statements. When -O is used, all bytecode is optimized; .pyc files are ignored and .py files are compiled to optimized bytecode.

同樣可以利用py_compile或compileall 庫將上面示例的兩個文件編譯成pyo文件，只是多加一個參數-O，運行結果也沒有任何變化：

python -O -m py_compile *.py
python -O -m compileall *.py

從 Python3.5 開始，Python 只使用 pyc 而不再使用pyo，所以下面命令也無法生成 pyo文件，生成的依然是 pyc 文件：

python3 -O -m py_compile *.py
python3 -O -m compileall *.py

pyi

Python 的存根文件，用于代碼檢查時的類型提示。

pyi文件是PEP484提案規(guī)定的一種用于 Python 代碼類型提示（Type Hints）的文件。PEP即Python Enhancement Proposals，是經過 Python 社區(qū)核心開發(fā)者討論并一致同意后，對外發(fā)布的一些正式規(guī)范文檔，例如我們常說的Python之禪(PEP20)，代碼風格 PEP8 格式化(PEP8)，將 print 改為函數(PEP3105)等，關于PEP的更多了解見這篇文章：學習Python，怎能不懂點PEP呢?。

常用的 IDE 都會有類型檢查提示功能，比如在 PyCharm 中，當我們給一個函數傳入一個錯誤的類型時會給出對應的提示，這其實不是 IDE 的特殊開發(fā)的功能，它只是集成了PEP484的規(guī)定，利用了已經預先生成好的 pyi文件。

舉個例子，os.makedirs是標準庫中用于創(chuàng)建文件夾路徑的函數，它的入參應該是一個字符串類型，如果傳入一個 int 類型，IDE 會立刻給出提示。

按住ctrl點進去，進入到 os 模塊定義os.makedirs的地方，發(fā)現前面有個*號，鼠標放上去會提示Has stub item in __init__.pyi。

點擊*號就會跳到對應的__init__.pyi文件，這個文件里按照PEP484規(guī)定，為os模塊每個函數都定義了對應的類型檢查規(guī)則。

關于pyi文件的定義規(guī)則以及自己如何生成，詳見官方文檔：PEP 484 – Type Hints

pyw

一種 Python 源代碼文件，一般只存在于 Windows 系統。

pyw文件和py文件除了后綴名不一樣之外沒有任何區(qū)別，兩者都是 Python 源碼文件，前面 py那一節(jié)說過“如果用 python + 文件 的方式運行代碼，只要文件內容相同，后綴名是不重要的”，這一點在 Windows 系統和 Linux 系統都是一樣的。

Windows 系統，新建兩個內容相同的 Python 文件hello.py和hello.pyw，用python + 文件 的方式運行，結果一樣：

# hello.py
print("hello")

# hello.pyw
print("hello")

那為什么還要有pyw文件呢？

在Windows 系統上雙擊文件時，系統會根據文件擴展名來調用關聯的exe程序來運行這個文件，打開 Python 安裝目錄，可以看到有python.exe和pythonw.exe兩個exe，其中python.exe關聯了py文件，pythonw.exe關聯了pyw文件。跟 python.exe 相比，pythonw.exe運行時不會彈出控制臺窗口， stdout 、stderr 和 stdin 都無效，所以像 print 這種把內容輸出到 stdout 的操作就不會有打印結果（cmd 窗口都沒有了也沒有地方顯示了）。

所以在用 Python 開發(fā) GUI 程序時，如果不想讓程序運行的時候彈出一個黑乎乎的 cmd 框，就可以將源碼文件后綴名改為pyw格式。但是我感覺這個pww格式用處并不大，實際使用很少有人雙擊py或者pyw文件來運行 Python 代碼。我之前曾用tkinter開發(fā)過帶 Windows 界面的 Python 程序，當時是通過雙擊 bat腳本啟動 Python 腳本同時關閉 cmd 界面框，來避免彈出黑框框的。

pyd

Python 可直接調用的 C 語言動態(tài)鏈接庫文件，一般只存在于 Windows 系統。

Python 是一種膠水語言，我們可以將對速度要求比較高的那一部分代碼使用 C 語言編寫，編譯成動態(tài)鏈接庫文件，再通過 Python 來調用。一般來說，在 Linux 上是 so文件，在 Windows 系統上是DLL文件。

例如有一個 C 語言編寫的 Windows 動態(tài)鏈接庫 test_lib.dll，編譯前的代碼如下：

int sum(int x, int y)
{
    return x + y;
}

我們可以在 Python 代碼中通過下面的方式來調用

# test_lib.dll 放在當前目錄下
import ctypes
from ctypes import *

test_lib = ctypes.windll.LoadLibrary("test_lib.dll")
a = ctypes.c_int(1)
b = ctypes.c_int(2)
out = test_lib.sum(a, b)
print(out) # 3

在 Windows 系統上，Python 還有一種 pyd格式的動態(tài)鏈接庫，上面的調用方式是先通過ctypes.windll.LoadLibrary 方法將動態(tài)鏈接庫加載進來，而pyd格式就可以在 Python 代碼中直接import進來，類似下面這樣：

# test_lib.pyd 放在當前目錄下
import test_lib

out = test_lib.sum(1, 2)
print(out) # 3

關于 pyd文件和dll文件的區(qū)別，可參考官方文檔的說明：

Is a *.pyd file the same as a DLL?

Yes, .pyd files are dll's, but there are a few differences. If you have a DLL named foo.pyd, then it must have a function PyInit_foo(). You can then write Python “import foo”, and Python will search for foo.pyd (as well as foo.py, foo.pyc) and if it finds it, will attempt to call PyInit_foo() to initialize it. You do not link your .exe with foo.lib, as that would cause Windows to require the DLL to be present.

Note that the search path for foo.pyd is PYTHONPATH, not the same as the path that Windows uses to search for foo.dll. Also, foo.pyd need not be present to run your program, whereas if you linked your program with a dll, the dll is required. Of course, foo.pyd is required if you want to say import foo. In a DLL, linkage is declared in the source code with __declspec(dllexport). In a .pyd, linkage is defined in a list of available functions.

C 語言代碼和 Python 代碼都可以通過一定的方法編譯成pyd格式的文件，本人并沒有實際使用過pyd文件

PyTorch中的C++擴展實現  https://www.jb51.net/article/184030.htm

Python文件編譯生成pyd/so庫  https://www.jb51.net/article/148711.htm

pyx

Cython 源代碼文件。

注意是 Cython 不是 CPython。Cython 可以說是一種編程語言， 它結合了Python 的語法和有 C/C++的效率，用 Cython 寫完的代碼可以很容易轉成 C 語言代碼，然后又可以再編譯成動態(tài)鏈接庫(pyd或dll)供 Python 調用，所以 Cython 一般用來編寫 Python 的 C 擴展，上面說的 Python 文件編譯生成 pyd 文件就是利用 Cython 來實現的 。Cython 的源代碼文件一般為pyx后綴。

總結