嵌入式Linux-基于I.MX6ULL移植cpython

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Linux 嵌入式 Python

2025-05-26

cpython的移植相比起其他的基础库略显复杂，我们需要先编译它的前置库，再编译cpython，老样子，我们的工作环境如下：

正点原子I,MX6ULL ALPHA开发板
Docker Ubuntu 25.04 上位机
Linux 6.12.3
zlib 1.3.1
libffi 3.4.8
ncurses 6.5
cpython 3.13.3

一，什么是 cpython

在讲如何移植cpython之前，我们肯定需要了解它是什么，如果你对该内容已经有所了解，可以直接跳过本节。

Python作为解释型编程语言，其在运行时一定要有名为解释器的程序来解析和执行Python代码，cpython就是Python的官方解释器，同时，它也是Python名义上的标准。

除了cpython之外，Python还有很多第三方解释器：

pypy：针对性能优化的解释器。
jython：针对Java环境的解释器。
micropython：针对微控制器环境的解释器。
RustPython：用Rust编写的解释器。

二，移植依赖库

根据笔者的整理，cpython需要zlib、libffi和ncurses三个前置库。

1. zlib

zlib相对较好移植，我们先下载它的源码：

git clone https://github.com/madler/zlib.git
cd zlib
git checkout -b release_1_3_1 v1.3.1

注意，zlib已经支持了cmake构建，因此我们采用cmake构建：

cmake -S . -B build \
  -D CMAKE_BUILD_TYPE=Release -D CMAKE_C_COMPILER=arm-linux-gnueabihf-gcc \
  -DINSTALL_BIN_DIR=/tmp/zlib_build/bin \
  -DINSTALL_LIB_DIR=/tmp/zlib_build/lib \
  -DINSTALL_MAN_DIR=/tmp/zlib_build/share/man/ \
  -DINSTALL_PKGCONFIG_DIR=/tmp/zlib_build/lib/pkgconfig \
  -DINSTALL_INC_DIR=/tmp/zlib_build/include

我们指定构建Release版本，编译器为arm-linux-gnueabihf-gcc，并指定安装路径，实际编译时，请将路径指向你的安装目录。

如果没有出现错误，我们就可以开始编译和安装：

cmake --build build
cmake --install build

2. libffi

最近的libffi版本有相当严重的构建bug（至少包含了3.4.6和3.4.8两个版本），为了规避该问题，我们需要先下载其release中的源码并解压：

wget https://github.com/libffi/libffi/releases/download/v3.4.8/libffi-3.4.8.tar.gz
tar -xvf libffi-3.4.8.tar.gz

接着，克隆源码：

git clone https://github.com/libffi/libffi.git
cd libffi
git checkout -b release_3_4_8 v3.4.8

进入源码目录，先进行autogen（确保libtool、autoconf、automake和m4已安装）：

./autogen.sh

接下来，最重要的，我们要把提前下载的源码中的Makefile.in复制到libffi目录下：

cp ../libffi-3.4.8/Makefile.in .

为什么？因为libffi不兼容新的autoconf，导致其生成了错误的Makefile.in，详情请参考Issue#853

然后，我们再运行configure，同样，--prefix指向你的安装目录：

./configure --host=arm-linux-gnueabihf --prefix=/tmp/libffi_build

编译并安装：

make -j
make install

3. ncurses

ncurses源码保存在gnu的镜像中，我们直接下载：

wget https://ftp.gnu.org/pub/gnu/ncurses/ncurses-6.5.tar.gz
tar -xvf ncurses-6.5.tar.gz
cd ncurses-6.5

进行如下配置，同样，--prefix指向你的安装目录：

./configure --prefix=/tmp/ncurses_build --host=arm-linux-gnueabihf \
  --with-shared --without-debug --without-ada --enable-pc-files \
  --with-cxx-binding --with-cxx-shared --enable-ext-colors --enable-ext-mouse \
  --enable-overwrite --without-progs

这里的参数笔者不做详细解释，读者可以参考./configure --help。

编译并安装：

make -j
make install

安装后，我们需要创建libncursesw到libncurses的符号链接，虽然python用不到它们，但其他程序可能需要（比如bash）：

cd /tmp/ncurses_build/lib
ln -s libncursesw.so.6.5 libncurses.so.6.5
ln -s libncursesw.so.6 libncurses.so.6
ln -s libncursesw.so libncurses.so
ln -s libncursesw.a libncurses.a
ln -s libncurses++w.so.6.5 libncurses++.so.6.5
ln -s libncurses++w.so.6 libncurses++.so.6
ln -s libncurses++w.so libncurses++.so
ln -s libncurses++w.a libncurses++.a

三，移植 cpython

我们下载cpython的源码：

git clone https://github.com/python/cpython
cd cpython
git checkout -b release_3_13_3 v3.13.3

在配置之前，我们需要手动修改Makefile.pre.in，因为现在的cpython实际上是不支持交叉编译的！

在Makefile.pre.in中，找到并注释如下内容：

光凭上面的注释我们也能猜到这是为什么，这个地方会引用构建好的python测试模块，但我们是交叉编译的，这东西不能执行！

接着，我们进行配置：

CFLAGS="..." LDFLAGS="..." ./configure \
  --host=arm-linux-gnueabihf --build=x86_64-linux-gnu \
  --prefix=/tmp/cpython_build --with-build-python --enable-shared \
  --enable-ipv6 ac_cv_file__dev_ptmx=0 ac_cv_file__dev_ptc=0 \
  --enable-optimizations --disable-test-modules --with-ensurepip=no

关于CFLAGS和LDFLAGS我们需要做的实际上只是把刚刚构建的依赖传送给编译器，这里的工作就是把include和lib目录添加到编译器的搜索路径中，例如：

CFLAGS="-I/tmp/zlib_build/include -I/tmp/libffi_build/include -I/tmp/ncurses_build/include -L/tmp/zlib_build/lib -L/tmp/libffi_build/lib -L/tmp/ncurses_build/lib"
LDFLAGS="-L/tmp/zlib_build/lib -L/tmp/libffi_build/lib -L/tmp/ncurses_build/lib"

当然，如果你将他们安装到了相同的路径中，就不必添加如此多的路径了。

--build参数实际是构建机器的架构（上位机），这里笔者不确定这种写法是否正确，但是可以正常编译。

ac_cv_file__dev_ptmx=0 ac_cv_file__dev_ptc=0表示不检查/dev/ptmx和/dev/ptc文件，因为我们的上位机很有可能没有这两个文件，会导致编译失败。

最后，我们禁用了test模块和pip，因为我们不需要它。

编译并安装：