nixos-and-flakes-book/docs/zh/nixpkgs/callpackage.md

# pkgs.callPackage

`pkgs.callPackage` 被用于参数化构建 Nix 包，为了理解它的用处，我们首先考虑下不使用 `pkgs.callPakcage` 的情况下，我们要如何定义一个 Nix 包（也就是 Derivation）。

## 1. 不使用 `pkgs.callPackage` 的情况

我们可以使用如下代码来定义一个 Nix 包：

```nix
pkgs.writeShellScriptBin "hello" ''echo "hello, ryan!"''
```

使用 `nix repl` 来验证一下，能看到它的执行结果确实是一个 Derivation：

```shell
› nix repl -f '<nixpkgs>'
Welcome to Nix 2.13.5. Type :? for help.

Loading installable ''...
Added 19203 variables.

nix-repl> pkgs.writeShellScriptBin "hello" '' echo "hello, xxx!" ''
«derivation /nix/store/zhgar12vfhbajbchj36vbbl3mg6762s8-hello.drv»
```

上面这个 Derivation 的定义很短，就一行，但 nixpkgs 中大部分的 Derivation 的定义都要比这复杂很多。
前面我们介绍并大量使用了 `import xxx.nix` 来从其他 Nix 文件中导入 Nix 表达式，我们可以在这里也使用这种方法来提升代码的可维护性：

1. 将上面这一行 Derivation 的定义存放到单独的文件 `hello.nix` 中。
    1. 但 `hello.nix` 自身的上下文中不包含 `pkgs` 这个变量，所以需要修改下其内容，将 `pkgs` 作为参数传递给 `hello.nix`。
1. 在需要使用这个 Derivation 的地方，使用 `import ./hello.nix pkgs` 来导入它并使用 `pkgs` 作为参数来执行其中定义的函数。

仍然使用 `nix repl` 来验证一下，能看到它的执行结果仍然是一个 Derivation：

```shell
› cat hello.nix          
pkgs:
  pkgs.writeShellScriptBin "hello" '' echo "hello, xxx!" ''

› nix repl -f '<nixpkgs>'
Welcome to Nix 2.13.5. Type :? for help.

warning: Nix search path entry '/nix/var/nix/profiles/per-user/root/channels' does not exist, ignoring
Loading installable ''...
Added 19203 variables.

nix-repl> import ./hello.nix pkgs
«derivation /nix/store/zhgar12vfhbajbchj36vbbl3mg6762s8-hello.drv»
```

## 2. 使用 `pkgs.callPackage` 的情况

在前面不使用 `pkgs.callPackage` 的例子中，我们直接将 `pkgs` 作为参数传到了 `hello.nix` 中，这样做的缺点有：

1. `hello` 这个 derivation 的所有其他依赖项都只能从 `pkgs` 中获取，耦合度太高。
    1. 比如说我们如果需要其他自定义依赖项，就必须修改 `pkgs` 或者修改 `hello.nix` 的内容，而这两个都很麻烦。
1. 在 `hello.nix` 变复杂的情况下，很难判断 `hello.nix` 到底依赖了 `pkgs` 中的哪些 Derivation，很难分析 Derivation 之间的依赖关系。

而 `pkgs.callPackage` 作为一个参数化构建 Derivation 的工具函数，可解决上述两个问题。
首先看看源码中此函数的定义与注释 [nixpkgs/lib/customisation.nix#L101-L121](https://github.com/NixOS/nixpkgs/blob/fe138d3/lib/customisation.nix#L101-L121
)：

```nix
  /* Call the package function in the file `fn` with the required
    arguments automatically.  The function is called with the
    arguments `args`, but any missing arguments are obtained from
    `autoArgs`.  This function is intended to be partially
    parameterised, e.g.,

      callPackage = callPackageWith pkgs;
      pkgs = {
        libfoo = callPackage ./foo.nix { };
        libbar = callPackage ./bar.nix { };
      };

    If the `libbar` function expects an argument named `libfoo`, it is
    automatically passed as an argument.  Overrides or missing
    arguments can be supplied in `args`, e.g.

      libbar = callPackage ./bar.nix {
        libfoo = null;
        enableX11 = true;
      };
  */
  callPackageWith = autoArgs: fn: args:
    let
      f = if lib.isFunction fn then fn else import fn;
      fargs = lib.functionArgs f;

      # All arguments that will be passed to the function
      # This includes automatic ones and ones passed explicitly
      allArgs = builtins.intersectAttrs fargs autoArgs // args;    

    # ...... 省略后面的内容 ......
```

简单的说，它的使用格式是 `pkgs.callPackage fn args`，其中 `fn` 是一个 nix 文件或者函数，`args` 是一个 attribute set，它的工作流程是：

1. `pkgs.callPackage fn args` 会先判断 `fn` 是一个函数还是一个文件，如果是文件就先通过 `import xxx.nix` 导入其中定义的函数。
    1. 第一步执行完毕得到的是一个函数，其参数通常会有 `lib`, `stdenv`, `fetchurl` 等参数，可能还会带有一些自定义参数。
2. 之后，`pkgs.callPackage fn args` 会将 `args` 与 `pkgs` 这个 attribute set 合并。如果存在冲突，`args` 中的参数会覆盖 `pkgs` 中的参数。
3. 再之后，`pkgs.callPackage fn args` 会从上一步得到的 attribute set 中提取出 `fn` 函数的参数，并使用它们来执行 `fn` 函数。
4. 函数执行结果是一个 Derivation，也就是一个 Nix 包。

那可以作为 `pkgs.callPackage` 参数的 nix 文件具体长啥样呢，可以去看看我们前面在 [Nixpkgs 高级用法 - 简介](./intro.md) 中举例过的 `hello.nix` `fcitx5-rime.nix` `vscode/with-extensions.nix` `firefox/common.nix`，它们都可以被 `pkgs.callPackage` 导入。

比如说我们自定义了一个 NixOS 内核配置 `kernel.nix`，并且将开发版名称与内核源码作为了可变更参数：

```nix
{
  lib,
  stdenv,
  linuxManualConfig,

  src,
  boardName,
  ...
}:
(linuxManualConfig {
  version = "5.10.113-thead-1520";
  modDirVersion = "5.10.113";

  inherit src lib stdenv;

  # file path to the generated kernel config file(the `.config` generated by make menuconfig)
  #
  # here is a special usage to generate a file path from a string
  configfile = ./. + "${boardName}_config";

  allowImportFromDerivation = true;
})
```

那么就可以在任意 Nixpkgs Module 中使用 `pkgs.callPackage ./hello.nix {}` 来导入并使用它，并且替换它的任意参数。

```nix
{ lib, pkgs, pkgsKernel, kernel-src, ... }:

{
  # ......

  boot = {
    # ......
    kernelPackages = pkgs.linuxPackagesFor (pkgs.callPackage ./pkgs/kernel {
        src = kernel-src;  # kernel source is passed as a `specialArgs` and injected into this module.
        boardName = "licheepi4a";  # the board name, used to generate the kernel config file path.
    });

  # ......
}
```

就如上面所展示的，通过 `pkgs.callPackage` 我们可以给 `kernel.nix` 定义的函数传入不同的 `src` 与 `boardName`，来生成不同的内核包，这样就可以使用同一份 `kernel.nix` 来适配不同的内核源码与不同的开发板了。

`pkgs.callPackage` 的优势在于：

1. Derivation 的定义被参数化，定义中的所有函数参数就是 Derivation 的所有依赖项，这样就可以很方便的分析 Derivation 之间的依赖关系。
2. Derivation 的所有依赖项与其他自定义参数都可以很方便地被替换（通过使用 `pkgs.callPackage` 的第二个参数），Derivation 定义的可复用性大大提升。
3. 在实现了前两条功能的情况下，并未增加代码的复杂度，所有 `pkgs` 中的依赖项都可以被自动注入，不需要手动传递。

因此我们总是推荐使用 `pkgs.callPackage` 来定义 Derivation。

## 参考

- [Chapter 13. Callpackage Design Pattern - Nix Pills](https://nixos.org/guides/nix-pills/callpackage-design-pattern.html)
- [callPackage, a tool for the lazy - The Summer of Nix](https://summer.nixos.org/blog/callpackage-a-tool-for-the-lazy/)
- [Document what callPackage does and its preconditions - Nixpkgs Issues](https://github.com/NixOS/nixpkgs/issues/36354)