# Nix 语言入门 Nix 语言是 Nix 包管理器的基础，要想玩得转 NixOS 与 Nix Flakes，享受到它们带来的诸多好处，就必须学会这门语言。 Nix 是一门比较简单的函数式语言，在已有一定编程基础的情况下，过一遍这些语法用时应该在 2 个小时以内，本文假设你具有一定编程基础（也就是说写得不会很细）。这一节主要包含如下内容： 1. 数据类型 2. let...in... with inherit 等特殊语法 3. 函数的声明与调用语法 4. 内置函数与库函数 5. inputs 的不纯性（Impurities） 6. 用于描述 Build Task 的 Derivation 7. Overriding 与 Overlays 8. ... 先把语法过一遍，有个大概的印象就行，后面需要用到时再根据右侧目录回来复习。 ## 1. 基础数据类型一览 {#basic-data-types} 下面通过一个 attribute set （这类似 json 或者其他语言中的 map/dict）来简要说明所有基础数据类型： ```nix { string = "hello"; integer = 1; float = 3.141; bool = true; null = null; list = [ 1 "two" false ]; attribute-set = { a = "hello"; b = 2; c = 2.718; d = false; }; # comments are supported } ``` 以及一些基础操作符（普通的算术运算、布尔运算就跳过不介绍了）： ```nix # 列表拼接 [ 1 2 3 ] ++ [ 4 5 6 ] # [ 1 2 3 4 5 6 ] # 将 // 后面的 attribut set 中的内容，全部更新到 // 前面的 attribute set 中 { a = 1; b = 2; } // { b = 3; c = 4; } # 结果为 { a = 1; b = 3; c = 4; } # 逻辑隐含，等同于 !b1 || b2. bool -> bool ``` ## 2. let ... in ... {#let-in} Nix 的 `let ... in ...` 语法被称作「let 表达式」或者「let 绑定」，它用于创建临时使用的局部变量： ```nix let a = 1; in a + a # 结果是 2 ``` let 表达式中的变量只能在 `in` 之后的表达式中使用，理解成临时变量就行。 ## 3. attribute set 说明 {#attribute-set} 花括号 `{}` 用于创建 attribute set，也就是 key-value 对的集合，类似于 JSON 中的对象。 attribute set 默认不支持递归引用，如下内容会报错： ```nix { a = 1; b = a + 1; # error: undefined variable 'a' } ``` 不过 Nix 提供了 `rec` 关键字（recursive attribute set），可用于创建递归引用的 attribute set： ```nix rec { a = 1; b = a + 1; # ok } ``` 在递归引用的情况下，Nix 会按照声明的顺序进行求值，所以如果 `a` 在 `b` 之后声明，那么 `b` 会报错。可以使用 `.` 操作符来访问 attribute set 的成员： ```nix let a = { b = { c = 1; }; }; in a.b.c # 结果是 1 ``` `.` 操作符也可直接用于赋值： ```nix { a.b.c = 1; } ``` 此外 attribute set 还支持一个 has attribute 操作符，它可用于检测 attribute set 中是否包含某个属性，返回 bool 值： ```nix let a = { b = { c = 1; }; }; in a?b # 结果是 true，因为 a.b 这个属性确实存在 ``` has attribute 操作符在 nixpkgs 库中常被用于检测处理 `args?system` 等参数，以 `(args?system)` 或 `(! args?system)` 的形式作为函数参数使用（叹号表示对 bool 值取反，是常见 bool 值运算符）。 ## 4. with 语句 {#with-statement} with 语句的语法如下： ```nix with ; ``` `with` 语句会将 `` 中的所有成员添加到当前作用域中，这样在 `` 中就可以直接使用 `` 中的成员了，简化 attribute set 的访问语法，比如： ```nix let a = { x = 1; y = 2; z = 3; }; in with a; [ x y z ] # 结果是 [ 1 2 3 ], 等价于 [ a.x a.y a.z ] ``` ## 5. 继承 inherit ... {#inherit} `inherit` 语句用于从 attribute set 中继承成员，同样是一个简化代码的语法糖，比如： ```nix let x = 1; y = 2; in { inherit x y; } # 结果是 { x = 1; y = 2; } ``` inherit 还能直接从某个 attribute set 中继承成员，语法为 `inherit () ;`，比如： ```nix let a = { x = 1; y = 2; z = 3; }; in { inherit (a) x y; } # 结果是 { x = 1; y = 2; } ``` ## 6. ${ ... } 字符串插值 {#string-interpolation} `${ ... }` 用于字符串插值，懂点编程的应该都很容易理解这个，比如： ```nix let a = 1; in "the value of a is ${a}" # 结果是 "the value of a is 1" ``` ## 7. 文件系统路径 {#file-system-path} Nix 中不带引号的字符串会被解析为文件系统路径，路径的语法与 Unix 系统相同。 ## 8. 搜索路径 {#search-path} > 请不要使用这个功能，它会导致不可预期的行为。 Nix 会在看到 `` 这类三角括号语法时，会在 `NIX_PATH` 环境变量中指定的路径中搜索该路径。因为环境变量 `NIX_PATH` 是可变更的值，所以这个功能是不纯的，会导致不可预期的行为。在这里做个介绍，只是为了让你在看到别人使用类似的语法时不至于抓瞎。 ## 9. 多行字符串 {#multi-line-string} 多行字符串的语法为 `''`，比如： ```nix '' this is a multi-line string '' ``` ## 10. 函数 {#nix-function} 函数的声明语法为： ```nix : ``` 举几个常见的例子： ```nix # 单参数函数 a: a + a # 嵌套函数 a: b: a + b # 双参数函数 { a, b }: a + b # 双参数函数，带默认值。问号后面的是参数的默认值 { a ? 1, b ? 2 }: a + b # 带有命名 attribute set 作为参数的函数，并且使用 ... 收集其他可选参数 # 命名 args 与 ... 可选参数通常被一起作为函数的参数定义使用 args@{ a, b, ... }: a + b + args.c # 如下内容等价于上面的内容, { a, b, ... }@args: a + b + args.c # 但是要注意命名参数仅绑定了输入的 attribute set，默认参数不在其中，举例 let f = { a ? 1, b ? 2, ... }@args: args in f {} # 结果是 {}，也就说明了 args 中包含默认值 # 函数的调用方式就是把参数放在后面，比如下面的 2 就是前面这个函数的参数 a: a + a 2 # 结果是 4 # 还可以给函数命名，不过必须使用 let 表达式 let f = a: a + a; in f 2 # 结果是 4 ``` ### 内置函数 {#built-in-function} Nix 内置了一些函数，可通过 `builtins.` 来调用，比如： ```nix builtins.add 1 2 # 结果是 3 ``` 详细的内置函数列表参见 [Built-in Functions - Nix Reference Mannual](https://nixos.org/manual/nix/stable/language/builtins.html) ### import 表达式 {#import-expression} `import` 表达式以其他 Nix 文件的路径作为参数，返回该 Nix 文件的执行结果。 `import` 的参数如果为文件夹路径，那么会返回该文件夹下的 `default.nix` 文件的执行结果。举个例子，首先创建一个 `file.nix` 文件： ```shell $ echo "x: x + 1" > file.nix ``` 然后使用 import 执行它： ```nix import ./file.nix 1 # 结果是 2 ``` ### pkgs.lib 函数包 {#pkgs-lib} 除了 builtins 之外，Nix 的 nixpkgs 仓库还提供了一个名为 `lib` 的 attribute set，它包含了一些常用的函数，它通常被以如下的形式被使用： ```nix let pkgs = import {}; in pkgs.lib.strings.toUpper "search paths considered harmful" # 结果是 "SEARCH PATHS CONSIDERED HARMFUL" ``` 可以通过 [Nixpkgs Library Functions - Nixpkgs Manual](https://nixos.org/manual/nixpkgs/stable/#sec-functions-library) 查看 lib 函数包的详细内容。 ## 11. 不纯（Impurities） {#impurities} Nix 语言本身是纯函数式的，是纯的，「纯」是指它就跟数学中的函数一样，同样的输入永远得到同样的输出。 Nix 有两种构建输入，一种是从文件系统路径等输入源中读取文件，另一种是将其他函数作为输入。 **Nix 唯一的不纯之处在这里：从文件系统路径或者其他输入源中读取文件作为构建任务的输入**，这些输入源参数可能没变化，但是文件内容或数据源的返回内容可能会变化，这就会导致输入相同，Nix 函数的输出却可能不同——函数变得不纯了。 > Nix 中的搜索路径与 `builtins.currentSystem` 也是不纯的，但是这两个功能都不建议使用，所以这里略过了。 ## 12. Fetchers {#fetchers} 构建输入除了直接来自文件系统路径之外，还可以通过 Fetchers 来获取，Fetcher 是一种特殊的函数，它的输入是一个 attribute set，输出是 Nix Store 中的一个系统路径。 Nix 提供了四个内置的 Fetcher，分别是： - `builtins.fetchurl`：从 url 中下载文件 - `builtins.fetchTarball`：从 url 中下载 tarball 文件 - `builtins.fetchGit`：从 git 仓库中下载文件 - `builtins.fetchClosure`：从 Nix Store 中获取 Derivation 举例： ```nix builtins.fetchurl "https://github.com/NixOS/nix/archive/7c3ab5751568a0bc63430b33a5169c5e4784a0ff.tar.gz" # result example => "/nix/store/7dhgs330clj36384akg86140fqkgh8zf-7c3ab5751568a0bc63430b33a5169c5e4784a0ff.tar.gz" builtins.fetchTarball "https://github.com/NixOS/nix/archive/7c3ab5751568a0bc63430b33a5169c5e4784a0ff.tar.gz" # result example(auto unzip the tarball) => "/nix/store/d59llm96vgis5fy231x6m7nrijs0ww36-source" ``` ## 13. Derivations {#derivations} 一个构建动作的 Nix 语言描述被称做一个 Derivation，它描述了如何构建一个软件包，它的构建结果是一个 Store Object. Store Object 的存放路径格式为 `/nix/store/-`，其中 `` 是构建结果的 hash 值，`` 是它的名字。路径 hash 值确保了每个构建结果都是唯一的，因此可以多版本共存，而且不会出现依赖冲突的问题。 `/nix/store` 被称为 Store，存放所有的 Store Objects，这个路径被设置为只读，只有 Nix 本身才能修改这个路径下的内容，以保证系统的可复现性。在 Nix 语言的最底层，一个构建任务就是使用 builtins 中的不纯函数 `derivation` 创建的，我们实际使用的 `stdenv.mkDerivation` 就是它的一个 wrapper，屏蔽了底层的细节，简化了用法。 ## 14. if...then...else... {#if-then-else} if...then...else... 用于条件判断，它是一个有返回值的表达式，语法如下： ```nix if 3 > 4 then "yes" else "no" # 结果为 "no" ``` 也可以与 let...in... 一起使用： ```nix let x = 3; in if x > 4 then "yes" else "no" # 结果为 "no" ``` ## 参考 - [Nix language basics - nix.dev](https://nix.dev/tutorials/first-steps/nix-language)