编程入门17:Python环境管理

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我们知道一个系统可以安装多个Python版本例如3.6、3.7,各自以解释器、标准库和第三方包构成独立的运行环境。如果你在Windows命令提示符下输入python命令,系统将按以下顺序寻找对应可执行文件:当前路径、系统路径、Path环境变量指定的路径。想要运行特定版本,就在命令前面加上路径,或者用cd命令切换路径到相应安装目录,或者添加路径到Path环境变量——具体方法是右击桌面上的电脑图标选择“属性”>“高级系统设置”>“环境变量...”,编辑系统变量或用户变量中Path的值,例如加上Python 3.6安装目录(及Scripts子目录,内有第三方包的命令文件如pip.exe),完成后重开命令提示符窗口,则输入python命令时就将运行Python 3.6(除非当前路径下有别的python.exe)。

官方Python 3.3的Windows版增加了一个“启动器”(PEP397),对应可执行文件py.exe放在系统路径下(即C:\Windows),通过附带命令参数就能运行不同版本,无需再设置环境变量:

py  # 运行默认Python版本,通常为最新安装的版本
py -3.6  # 运行Python 3.6
py -3.7  # 运行Python 3.7
py -0p  # 显示安装的Python版本列表和对应路径
py -3.6 -m idlelib.idle  #运行Python 3.6的idle模块
py -3.7 -m pip list  # 运行Python 3.7的pip模块
py -h  # 显示帮助信息

当我们在Windows资源管理器中双击.py文件的时候其实是运行了Python启动器,你可以创建C:\Windows\py.ini文件来配置启动器选项,例如改变默认Python版本:

[defaults]
python=3.6

你还可以基于特定版本的Python创建“虚拟环境”,实际上就是额外复制一份该版本的解释器,沿用其标准库,并能独立安装第三方包——举例来说:如果你用某个安装了Spyder的Python版本创建虚拟环境,这个虚拟环境默认是没有Spyder的。利用这样的机制能够为不同应用提供专属运行环境,令软件部署与维护更为方便可靠。

官方Python 3.3增加了一个venv模块(PEP405)用来管理虚拟环境(之前需要安装第三方包例如virtualenv)。下面让我们基于Python 3.6创建一个用于游戏开发的虚拟环境vGame,首先新建一个专门目录例如D:\Venv来存放所有虚拟环境,用资源管理器进入该目录,在地址栏输入cmd打开命令提示符,然后运行以下命令:

py -3.6 -m venv vGame

该命令将在当前路径下生成虚拟环境目录vGame,切换路径到vGame\Scripts子目录,输入python命令运行解释器,pip命令安装软件包,activate命令激活此虚拟环境(命令提示符前将显示其名称),deactivate命令退出虚拟环境——所谓激活虚拟环境其实就是将Scripts子目录加入环境变量,这样在任何位置输入命令时都会优先到那里查找。运行以下命令激活vGame虚拟环境并安装游戏开发工具包pygame:

vGame\Scripts\activate
pip install pygame

以上就是虚拟环境的基本操作方法,你还可以使用PyCharm和Visual Studio等专业IDE,在图形化界面中便捷地创建和管理虚拟环境。

下面让我们来看一个基于pygame的小游戏“俄罗斯方块”——此实例来自 https://inventwithpython.com/pygame/chapter7.html。源码文件及两个背景音乐文件可在这里下载:

http://invpy.com/tetromino.py
http://invpy.com/tetrisb.mid
http://invpy.com/tetrisc.mid

切换到三个文件所在目录,输入命令python tetromino.py即可启动游戏。

17_game.png

现在如果你想直接以窗口模式运行游戏,修改文件名为xtetromino.pyw并在资源管理器中双击,会发现没反应——因为在这种情况下是由Python启动器调用默认的3.6环境,而其中并未安装pygame。解决办法之一是在xtetromino.pyw的第一行添加代码,指定用虚拟环境运行这个文件:

#!D:\Venv\vGame\Scripts\pythonw.exe

如果你想生成可执行文件,那就安装第三方包PyInstaller,执行以下命令(-w参数代表窗口模式):

pyinstaller xtetromino.pyw -w

当前路径下将创建发布目录dist\xtetromino,其中有xtetromino.exe和许多其他文件——PyInstaller会将所有要用到的东西一起打包,以便在未安装Python的系统上建立运行环境——但请注意程序中加载的外部文件并不会自动放入,除了上述两个mid文件,还有vGame\Lib\site-packages\pygame子目录下的字体文件freesansbold.ttf也需要手工复制进去。

另:PyInstaller目前只支持到Python 3.6,请关注发布页的更新信息 https://pypi.org/project/PyInstaller/

——编程原来是这样……

编程小提示:VSCode

我们之前使用的Spyder对多环境的支持还不完善,无法为每个项目单独配置运行环境,微软推出的Visual Studio Code(简称VSCode)则能满足这种需求——VSCode并非Visual Studio和PyCharm那样的大型IDE而是属于轻量级的“代码编辑器”(类似的还有Atom、Notepad++和Sublime Text等),小巧快速且免费开源,能通过添加插件支持各种编程语言,官网发布页 https://visualstudio.microsoft.com/zh-hans/

17_vscode.jpg

首次启动VSCode请按提示安装对Python的额外支持,装好后打开一个项目文件夹例如D:\Test\pyStudy即显示目录树。当你双击某个.py文件,VSCode将自动调用系统默认Python环境并在界面左下方显示版本信息,右击文件即可选择在终端中运行——默认使用新的powershell,比cmd更好看些,请先输入以下命令以允许执行powershell脚本:

Set-ExecutionPolicy RemoteSigned -Scope CurrentUser

在菜单栏选择“文件”>“首选项”>“设置”可以修改默认设置(配置文件格式是JSON),以下用户设置将Python环境版本改为3.7,指定虚拟环境目录,并启用代码格式化和PEP8规范检查(3.7中要装第三方包yapf和pycodestyle):

    "code-runner.runInTerminal": true, // 推荐安装插件Code Runner并使用此配置
    "python.formatting.provider": "yapf",
    "python.formatting.yapfPath": "D:\\Prog\\Python37\\Scripts\\yapf.exe",
    "python.linting.pep8Enabled": true,
    "python.linting.pep8Path": "D:\\Prog\\Python37\\Scripts\\pycodestyle.exe",
    "python.linting.pylintEnabled": false,
    "python.pythonPath": "D:\\Prog\\Python37\\python.exe",
    "python.venvPath": "D:\\Venv"

你还可以添加“工作区设置”,即为当前项目指定单独的Python环境:

    "python.pythonPath": "D:\\Venv\\vGame\\Scripts\\python.exe"

在菜单栏选择“帮助”>“欢迎使用”可以查看简明使用介绍,相信你很快就能熟悉VSCode,这工具确实非常棒……

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