包(package)和库(library)

包(Package)

包通常是指一种包含了软件或其组件的归档文件，里面不仅可能包括库(library)文件，还可能包含配置文件、文档、可执行文件等其他资源。包是为了方便安装和管理软件而打包的集合。包管理工具(如 apt、yum、pacman、pip 等)会管理这些包的下载、安装、卸载和更新。

库 (Library)

库是指一组可以被其他程序调用的函数、类、模块或组件。库通常是提供给开发者使用的代码集合，它们并不包含应用程序的完整功能，而是提供特定的功能或服务（如图形界面、网络通信、数据处理等）。库可以是动态库（*.so 或 *.dll 文件）或静态库（*.a 或 *.lib 文件）。

包和库的区别

  • 包是集合，库是组件：
    • 包是一个软件或多个软件组件的集合，可能包含库、文档、配置文件、脚本等。
    • 库是提供给程序使用的代码文件，通常用来实现某些功能或服务。
  • 包的安装是针对软件或工具的：
    • 包管理工具安装的是一个完整的软件包，其中可能包含库、工具、依赖和配置文件等。
    • 库管理工具（如 pkg-config、pip）通常会帮助你安装并管理库，供程序开发使用。
  • 一个包中可能包含多个库：
    • 一个软件包可能包含一个或多个库文件。例如，在 Linux 上安装 libglib2.0-dev 包时，你安装的是 glib 库的开发版本，它可能包含多个 .h 和 .so 文件。

实际例子：

  • libglib2.0-dev 包：
    • 这是一个包，它包含了 glib-2.0 库的开发版本，提供了头文件、库文件等，供开发者使用。
    • 安装这个包时，你安装的是 glib-2.0 库及其相关开发文件。
  • glib-2.0 库：
    • 这是一个库，它提供了一组 API，供程序使用。
    • 安装 libglib2.0-dev 包时，你会在系统中安装 glib-2.0 库及其相关文件，但这只是一个部分内容，包中还包含了其他开发文件。

安装包/库

包管理器

安装一个包最方便的方式是使用包管理器。不同的发行版选择不同的包管理工具，这些工具可以分为两大类：基于 .deb 包的工具和基于 .rpm 包的工具。

  • dpkg
    • dpkg 是 Debian 和基于 Debian 的发行版（如 Ubuntu）的低级包管理工具。它负责安装、卸载和查询 .deb 格式的软件包。
    • 特点
      • dpkg 本身不处理依赖关系。如果一个包依赖于其他包，dpkg 不会自动安装这些依赖，用户需要手动解决依赖问题。
  • APT（Advanced Package Tool）
    • APT 是 Debian 和基于 Debian 的发行版（如 Ubuntu）中用于处理包管理的高级工具，它依赖于 dpkg，并且可以自动处理软件包的依赖关系。
    • 特点
      • 自动处理依赖关系。
      • 支持从多个软件源下载和安装包，通常通过配置 /etc/apt/sources.list 文件来指定软件源。
      • 强大的缓存机制，在安装和更新时能够提高效率。
      • 支持安装和管理软件包、更新系统和清理未使用的软件包。
  • RPM（Red Hat Package Manager）
    • RPM 是 Red Hat 和基于 Red Hat 的发行版（如 CentOS、Fedora、RHEL）的包管理工具。它用于管理 .rpm 格式的包。
    • 特点：
      • rpm 主要用于低级别的软件包管理，它并不处理依赖关系。安装 .rpm 包时，如果存在依赖问题，用户必须手动解决。
      • 支持查询、验证、安装和卸载 .rpm 格式的软件包。
      • 对应的高级工具 yum 和 dnf 会自动处理依赖关系。
  • YUM（Yellowdog Updater, Modified）
    • YUM 是 Red Hat 系列发行版（如 CentOS 和 RHEL）的包管理工具，用于安装、更新和卸载 .rpm 包。YUM 依赖于 rpm，并能够自动解决软件包的依赖关系。
    • 特点：
      • 自动处理依赖关系。
      • YUM 会从配置的仓库（例如 CentOS, RHEL 的官方仓库或第三方仓库）下载和安装软件包。
      • 可以通过 .repo 文件配置软件源。
      • 提供丰富的插件支持，用于扩展功能，如自动清理缓存等。
  • DNF（Dandified YUM）
    • DNF 是 YUM 的下一代替代工具，最早在 Fedora 中出现，后来成为 RHEL 和 CentOS 8+ 系统的默认包管理工具。它与 YUM 兼容，但具有更高效的性能和改进的依赖解决机制。*
特性/工具 dpkg APT RPM YUM DNF
基础工具 低级包管理工具 高级包管理工具 低级包管理工具 高级包管理工具 高级包管理工具
包格式 .deb .deb .rpm .rpm .rpm
依赖关系管理 无 自动处理依赖关系 无 自动处理依赖关系 自动处理依赖关系
主要发行版 Debian, Ubuntu Debian, Ubuntu Red Hat, CentOS, Fedora Red Hat, CentOS, Fedora Red Hat, CentOS, Fedora
缓存管理 无 有 无 有 有
命令兼容性 无 包含 dpkg 的功能 无 兼容 RPM 兼容 RPM

通过源码安装

有时，某些库可能没有在包管理器中提供，或者你需要安装特定版本的库。此时，你可以从源代码编译安装。通常你可以从官方网站或开源代码托管平台（如 GitHub）下载源码包。下载后解压并进入目录。

编译和安装：

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# 下载源码并解压：
tar -xzvf <library-name>.tar.gz
cd <library-name>
# 配置编译选项（如果需要的话）：
./configure
# 编译源码：
make
# 安装库：
sudo make install

在某些情况下，库可能会被安装到非标准位置。如果是这种情况，你可能需要在编译时设置库路径，或者将库路径添加到系统的库搜索路径（例如通过 LD_LIBRARY_PATH 环境变量或编辑 /etc/ld.so.conf 文件）。

使用 pip 或 conda 安装 Python 库

对于 Python 库，你可以通过 Python 包管理工具 pip 或 conda 安装。pip 是 Python 官方的包管理工具，而 conda 是 Anaconda 提供的工具，支持更全面的依赖管理。

库管理工具

pkg-config 是一个用于管理和查询已安装的库的工具，常用于开发时的编译和链接过程。它的主要功能为：

  • 查询库的编译和链接信息： pkg-config 会查询指定库的相关信息，如编译时所需的头文件路径、库文件路径、以及链接时的标志等。
  • 简化构建过程： 它可以提供标准化的方式来自动获取编译和链接参数，避免开发者手动处理这些信息。
  • 避免版本冲突： 在安装多个版本的库时，pkg-config 可以帮助选择正确的版本信息，避免错误的库被链接。

基本用法

假设你已经安装了一个库，例如 glib-2.0，你可以通过 pkg-config 获取它的编译和链接信息：

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# 查询编译时需要的参数
pkg-config --cflags glib-2.0
# 这会输出 glib-2.0 所需要的头文件路径，比如：-I/usr/include/glib-2.0 -I/usr/lib/glib-2.0/include

# 查询链接时需要的参数：
pkg-config --libs glib-2.0
# 这会输出 glib-2.0 所需的库文件路径和链接参数，比如：-L/usr/lib -lglib-2.0

# 查询库的完整信息：
pkg-config --modversion glib-2.0
# 这会输出安装的 glib-2.0 的版本号，例如：2.70.0

结合编译使用

在编译程序时，你可以将 pkg-config 的输出直接传给编译器或链接器。例如，在编译一个依赖于 glib-2.0 的 C 程序时：

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gcc -o myprogram myprogram.c $(pkg-config --cflags --libs glib-2.0)

这里，$(pkg-config --cflags --libs glib-2.0) 会自动扩展成适当的编译和链接参数，简化了开发流程。

pkg-config 如何工作

pkg-config 查找库文件时，依赖于 .pc 文件，这些文件通常位于 /usr/lib/pkgconfig/ 或 /usr/share/pkgconfig/ 目录下。因此如果某个新安装的库的 .pc 文件不在默认位置，那么可以通过 PKG_CONFIG_PATH 环境变量指定库的搜索路径，例如：

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export PKG_CONFIG_PATH=/path/to/libs/pkgconfig:$PKG_CONFIG_PATH