pkg-config指南


原文：

Guide for pkg-config

http://people.freedesktop.org/~dbn/pkg-config-guide.html 

Dan Nicholson

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概述

为什么？

一些概念

写pkg-config文件

使用pkg-config文件

常见问题

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概述

这个文档的目的是从用户和开发者的角度给一个pkg-config工具的使用概述。本文复习一些pkg-config背后的概念，怎样写pkg-config文件来支持你的项目，以及怎样用pkg-config集成第三方项目。

关于pkg-config的更多信息可以在web站点和pkg-config的man手册中找到。

本文档假的pkg-config在类UNIX操作系统中使用，例如Linux。其他平台可能在一些细节上的存在差别。

为什么？

现代计算机系统使用了很多分层组件为用户提供应用。其中一个困难就是如何正确的整合这些组件。pkg-config会收集系统中安装的库的数据，然后提供给用户。

如果没有pkg-config这样的数据系统，定位计算机提供的服务和获取它们的细节会很困难。对于开发者，安装软件包的pkg-config文件极大的简化了对API的获取。

一些概念

使用pkg-config的初级阶段是为编译和链接程序时提供必要的细节。数据存储在pkg-config文件中。这些文件有一个.pc的后缀，放在一个特定的、pkg-config工具所知道的位置。我们会在后面描述更多的细节。


这个文件的格式包括预定义的关键字和自由形式的变量。例如：

[plain]
  1. prefix=/usr/local  
  2. exec_prefix=${prefix}  
  3. includedir=${prefix}/include  
  4. libdir=${exec_prefix}/lib  
  5. Name: foo  
  6. Description: The foo library  
  7. Version: 1.0.0  
  8. Cflags: -I${includedir}/foo  
  9. Libs: -L${libdir} -lfoo  

以预定义关键字Name：为例，以关键字开头，后面跟一个冒号和一个值。变量是一个字符串和一个值，例如prefix=，用等号分开。关键字是由pkg-config定义和输出的。变量不是必须的，但可以被关键字用来定位和存储pkg-config没有覆盖的数据。


这里只是简单的描述一下关键字。更深入的描述和怎样有效的使用它们将在“写pkg-config文件”段中给出。

Name：一个人们可读的链接库或软件包的名称，这不影响pkg-config的使用，它用的是.pc文件的名称。

Description：关于软件包的简单描述。

URL：一个URL，可以在那里获得更多的信息，并且下载这个软件包。

Version：软件包的版本。

Requires：这个软件包所需的包的列表。这些包的版本可能用一写运算符来指定：=、>、<、>=、<=。

Requires.private：这个软件包所需的私有包的列表，不会暴露给应用。版本的指定规则与Requires相同。

Conflicts：可选，描述了会与这个软件包产生冲突的包。版本的指定规则与Requires相同。这个域会提供同一个包的多个实例，例如：Conflicts: bar < 1.2.3, bar >= 1.3.0。

Cflags：为这个软件包指定编译器选项，以及pkg-config不支持的必要的库。如果所需的库支持pkg-config，应该将它们添加到Requires和Requires.private。

Libs：为这个软件包指定的链接选项，以及pkg-config不支持的必要的库。与Cflags的规则相同。

Libs.private：这个软件包所需的私有库的链接选项，不会暴露给应用。规则与Cflags相同。


写pkg-config文件

为一个软件包创建pkg-config时，首先要确定怎样描述它。一个文件最好只用于描述一个库，所以，每个软件包至少需要像它所需的链接库那么多的pkg-config文件。


软件包的名字是由pkg-config数据文件的名字确定的。就是文件名去掉.pc后缀的那一部分。通常都用库的名字命名.pc文件。例如，一个安装libfoo.so的包会有一个相应的libfoo.c文件来包含pkg-config数据。这不是必须的，.pc文件仅仅是一个对你的库的唯一标识符。所以，foo.pc或foolib.pc也能正常工作。


Name、Description和URL的值是纯粹的信息，容易填写。Version比较棘手，它要确保这个包可以被用户使用。pkg-config使用RPM算法来进行版本比较。Version最好是用点分开的十进制数字，例如1.2.3，因为字母可能引起意外的结果。数字应该是单调递增的，并且要竟可能具体的描述这个库。通常使用包的版本号即可，这样可以方便使用者跟踪。


在描述更多的有用的关键字之前，有必要展示一下变量的定义。最常见的用法是定义安装路径，这样就不会使其他字段显得杂乱。因为变量是扩大递归的，在结合autoconf派生路径时，这会很有用。

[plain]
  1. prefix=/usr/local  
  2. includedir=${prefix}/include  
  3. Cflags: -I${includedir}/foo  

最重要的pkg-config数据字段是Requires，Requires.private，Cflags，Libs 和 Libs.private。它们定义的数据被外部项目用来编译和链接库。


Requires和Requires.private定义了库所需的其他模块。通常首选Requires.private，以便避免程序链接到一些不必要的库。如果一个程序不使用所需库的符号，它就不应该直接链接到这个库。可以在overlinking的讨论中看到更多详细的解释。


由于pkg-config通常会公开Requires库的链接标识，这些模块会变成程序的直接依赖。另外，Requires.private中的库只有在静态链接是才会被包含。正因如此，pkg-config通常只会适当的从Requires中的同一个包中添加模块。


Libs包含了使用库是所必须的链接标识。此外，Libs和Libs.private还包含了pkg-config不支持的库的链接标识。与Requires类似，首选将外部库的链接标识添加到Libs.private，这样，程序就不会获得额外的直接依赖。


最后，Cflags包含了所用的库的编译标识。与Libs不同，Cflags没有私有变种。这是因为，数据类型和宏定义在任何链接情况下都是需要的。


使用pkg-config文件

假设系统中已经安装了.pc文件，pkg-config工具就被用来提取其中的数据。执行pkg-config --help命令可以看到一些关于命令选项的简单描述。深入的描述可以在pkg-config（1）的man手册页中找到。本地将对一些常见的用法进行简单的描述。


假设系统中已经有了两个模块：foo和bar。它们的.pc文件可能像下面这样：

[plain]
  1. foo.pc:  
  2. prefix=/usr  
  3. exec_prefix=${prefix}  
  4. includedir=${prefix}/include  
  5. libdir=${exec_prefix}/lib  
  6. Name: foo  
  7. Description: The foo library  
  8. Version: 1.0.0  
  9. Cflags: -I${includedir}/foo  
  10. Libs: -L${libdir} -lfoo  
  11. bar.pc:  
  12. prefix=/usr  
  13. exec_prefix=${prefix}  
  14. includedir=${prefix}/include  
  15. libdir=${exec_prefix}/lib  
  16. Name: bar  
  17. Description: The bar library  
  18. Version: 2.1.2  
  19. Requires.private: foo >= 0.7  
  20. Cflags: -I${includedir}  
  21. Libs: -L${libdir} -lbar  

模块的版本可以用--modversion选项获得。

[python]
  1. $ pkg-config --modversion foo  
  2. 1.0.0  
  3. $ pkg-config --modversion bar  
  4. 2.1.2  

要打印模块的链接标识，就用--libs选项。

[python]
  1. $ pkg-config --libs foo  
  2. -lfoo  
  3. $ pkg-config --libs bar  
  4. -lbar  
请注意，pkg-config压缩了两个模块Libs字段。这是因为pkg-config对-L标识有特殊处理，它知道${libdir}目录/usr/lib是系统链接器搜素路径的一部分。也就是pkg-config受到了链接器选项的影响。

还有就是，虽然foo是bar所需要的，但是没有输出foo的链接标识。这是因为，只使用bar库的应用并不直接需要foo。对应静态链接bar的应用，我们需要两个链接标识:

[python]
  1. $ pkg-config --libs --static bar  
  2. -lbar -lfoo  

这种情况下，pkg-config就要输出两个链接标识，这样才能保证静态链接的应用可以找到所有必须的符号。另一方面，它会输出所有的Cflags字段。

[python]
  1. $ pkg-config --cflags bar  
  2. -I/usr/include/foo    
  3. $ pkg-config --cflags --static bar  
  4. -I/usr/include/foo  

还有一个有用的选项，--exists，可以用来测试模块的可用性。

[python]
  1. $ pkg-config --exists foo  
  2. $ echo $?  
  3. 0  

最值得注意的pkg-config特性是它所提供的版本检测，可以用来确定某个版本是否可用。

[python]
  1. $ pkg-config --exists foo  
  2. $ echo $?  
  3. 0  

有些命令在结合--print-errors选项使用时可以输出更详细的信息。

[python]
  1. $ pkg-config --exists --print-errors xoxo  
  2. Package xoxo was not found in the pkg-config search path.  
  3. Perhaps you should add the directory containing `xoxo.pc'  
  4. to the PKG_CONFIG_PATH environment variable  
  5. No package 'xoxo' found  

上面的信息出现了PKG_CONFIG_PATH环境变量。这个变量用来配置pkg-config的搜索路径。在类Unix操作系统中，会搜索/usr/lib/pkconfig和/usr/share/pkgconfig目录。这通常已经覆盖了系统已经安装的模块。但是，有些本地模块可能安装在了其他路径，例如/usr/local。这种情况下，需要指定搜索路径，以便pkg-config可以定位.pc文件。

[python]
  1. $ pkg-config --modversion hello  
  2. Package hello was not found in the pkg-config search path.  
  3. Perhaps you should add the directory containing `hello.pc'  
  4. to the PKG_CONFIG_PATH environment variable  
  5. No package 'hello' found  
  6. $ export PKG_CONFIG_PATH=/usr/local/lib/pkgconfig  
  7. $ pkg-config --modversion hello  
  8. 1.0.0  

autoconf也提供了一些宏，可以将pkg-config集成到项目中。

* PKG_PROG_PKG_CONFIG([MIN-VERSION])：定位系统中的pkg-config工具，并检测版本兼容性。

* PKG_CHECK_EXISTS(MODULES,[ACTION-IF-FOUND], [ACTION-IF-NOT-FOUND])：检测指定的模块是否存在。

* PKG_CHECK_MODULES(VARIABLE-PREFIX,MODULES, [ACTION-IF-FOUND], [ACTION-IF-NOT-FOUND]):：检测指定的模块是否存在，如果存在，就根据 pkg-config --cflags和pkg-config --libs的输出设置<VARIABLE-PREFIX>_CFLAGS and <VARIABLE-PREFIX>_LIBS。


常见问题

1. 我的程序使用了x库，我该怎么做？

pkg-config的输出可以在编译命令中使用，假设x库已经有了一个叫做x.pc的pkg-config文件：

[python]
  1. cc `pkg-config --cflags --libs x` -o myapp myapp.c  

将pkg-config集成到autoconf和automake中使用会更强大。但是，用PKG_CONFIG_PATH宏可以很容易的在建立过程中访问元数据。

[python]
  1. configure.ac:  
  2. PKG_CHECK_MODULES([X], [x])  
  3. Makefile.am:  
  4. myapp_CFLAGS = $(X_CFLAGS)  
  5. myapp_LDADD = $(X_LIBS)  

如果找到了x模块，宏会填充和替代X_CFLAGS和X_LIBS变量。如果没有找到，会产生错误。配置PKG_CHECK_MODULES的第3、4个参数，可以控制没有找到模块时的动作。


2. 我的z库安装了保护libx头的头文件。我应该在z.pc中添加什么？

如果x库支持pkg-config，将它添加到Requires.private字段。如果不支持，就配置Cflags字段，添加一些使用libx头时所需的编译器标识。在这两种情况下，无论是否使用了--static，pkg-config都会输出编译器标识。


3. 我的z库内部使用了libx，但是不能再公开API中暴露libx的数据类型。我应该在z.pc中添加什么？

同样的，如果x支持pkg-config，就把它添加到Requires.private。这种情况下，就没必要发出编译器标识，但是在今天链接时要确保有链接器标识。如果libx不支持pkg-config，就将必要的链接器标识添加到Libs.private。


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Dan Nicholson <dbn.lists (at) gmail (dot) com>

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