Nix 语言与 Flake
Nix 是 NixOS 和 Nix 包管理器的配置语言，是一种纯函数式、惰性求值的领域特定语言。Flake 是 Nix 的现代实验性特性，提供标准化项目结构、锁定文件和确定性构建。本章从基础语法到实战 flake 项目全覆盖。
1. 资源链接
| 资源 | 链接 |
|---|---|
| Nix 语言参考 | https://nixos.org/manual/nix/stable/language/ |
| Nix Pills | https://nixos.org/guides/nix-pills/ |
| Flakes Wiki | https://nixos.wiki/wiki/Flakes |
| NixOS 官网 | https://nixos.org/ |
| 清华 Nix 镜像 | https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/nix/ |
2. Nix 语言基础
2.1 基本类型
# 整数
42
# 浮点数
3.14
# 字符串（双引号）
"hello world"
"multi\nline"
# 多行字符串（双单引号）
''
line 1
line 2
${expression} # 反引号内插值
''
# 路径（相对于文件所在目录）
./file.txt
../parent/file.txt
/path/to/file # 绝对路径
# 布尔值
true
false
# null
null
# 列表（空格分隔）
[ "a" "b" "c" ]
[ 1 2 3 ]
# 属性集 (attribute set)
{
key1 = "value1";
key2 = 42;
nested = {
inner = true;
};
}
# 使用 . 访问属性
{ a.b.c = 1; } # 等价于 { a = { b = { c = 1; }; }; }2.2 变量与绑定
# let ... in 绑定
let
x = 1;
y = x + 2;
in
y * 3
# 结果: 9
# 多重绑定
let
a = 1;
b = 2;
in {
sum = a + b;
product = a * b;
}
# rec — 递归属性集（属性间可互相引用）
rec {
a = 1;
b = a + 1; # b = 2
}2.3 函数
# 单参数函数
x: x + 1
# 多参数函数（柯里化）
x: y: x + y
# 属性集模式匹配
{ a, b }: a + b
# 带默认值
{ a ? 1, b ? 2 }: a + b
# 带省略号（接受额外参数）
{ a, b, ... }: a + b
# 带 @ 绑定整个参数
args@{ a, b, ... }: a + b + args.c
# 调用
(x: x + 1) 5 # 结果: 6
({a, b}: a + b) { a = 1; b = 2; } # 结果: 32.4 with 语句
# with 将属性集的属性引入作用域
with pkgs; [ vim git htop ]
# 等价于 [ pkgs.vim pkgs.git pkgs.htop ]
# 嵌套 with
with pkgs; with lib;
[ vim git take name version ]
# with 优先级低于直接引用
let x = 1; in with { x = 2; }; x
# 结果: 12.5 inherit
# inherit 从外部作用域继承属性
let
foo = "hello";
bar = "world";
in {
inherit foo bar; # 等价于 foo = foo; bar = bar;
}
# inherit 从特定属性集继承
let
pkgs = import <nixpkgs> {};
in {
inherit (pkgs) vim git; # 等价于 vim = pkgs.vim; git = pkgs.git;
}2.6 if … then … else
# Nix 只有条件表达式，没有语句
if x > 0 then "positive" else "non-positive"
# 必须是 if-then-else（不能省略 else）
# 可以用 null 作为 else 值
if cond then value else null
# 嵌套
if x > 0 then "positive"
else if x < 0 then "negative"
else "zero"2.7 assert 和 with
assert condition;
expression
# 示例
assert 1 + 1 == 2;
"ok"
# 在属性值中使用
{
value = assert x > 0; x + 1;
}3. 高级特性
3.1 导入
# import 导入 Nix 文件并求值
let
myLib = import ./lib.nix;
in
myLib.someFunction
# 导入 nixpkgs
let
pkgs = import <nixpkgs> {};
in
pkgs.hello
# 导入 nixpkgs 指定版本
let
pkgs = import (builtins.fetchTarball {
url = "https://github.com/NixOS/nixpkgs/archive/refs/tags/24.11.tar.gz";
sha256 = "sha256:...";
}) {};
in
pkgs.hello3.2 内置函数 (builtins)
# 常用 builtins
builtins.toString 42 # "42"
builtins.toPath "file" # /path/file
builtins.toFile "name" "content" # 创建文件并返回路径
builtins.readFile ./file.txt # 读文件内容
builtins.pathExists ./file # 检查路径是否存在
builtins.fetchurl { # 下载 URL
url = "https://example.com/file";
sha256 = "...";
}
builtins.fetchTarball { url = "..."; sha256 = "..."; } # 下载 tar
builtins.fetchGit { url = "..."; ref = "main"; } # 克隆 git
builtins.derivation { ... } # 底层 derivation 创建
builtins.map (x: x * 2) [1 2 3] # [2 4 6]
builtins.filter (x: x > 2) [1 2 3 4] # [3 4]
builtins.concatLists [[1 2] [3 4]] # [1 2 3 4]
# 完整列表
builtins.attrNames (builtins)3.3 运算符
# 算术
1 + 2 # 3
3 - 1 # 2
4 * 5 # 20
6 / 2 # 3.0 (浮点数)
# 字符串拼接
"hello " + "world" # "hello world"
"${x} ${y}" # 字符串插值
# 列表拼接
[1 2] ++ [3 4] # [1 2 3 4]
# 比较
x == y # 相等
x != y # 不等
x < y, x > y # 大小比较
# 逻辑
!true # false
a && b # 逻辑与
a || b # 逻辑或
x -> y # 蕴涵 (implication, !x || y)
# 属性集操作
set // { key = value; } # 合并（右边覆盖左边）
set ? key # 检查属性是否存在
set.key 或 set.${name} # 选择属性4. Nixpkgs 库 (lib)
4.1 引入 lib
{ pkgs, lib, ... }:
let
inherit (lib) mkOption types mkEnableOption;
in { ... }4.2 常用 lib 函数
# 字符串操作
lib.toUpper "hello" # "HELLO"
lib.toLower "HELLO" # "hello"
lib.hasPrefix "pre" "prefix" # true
lib.hasSuffix "fix" "prefix" # true
lib.removePrefix "pre" "prefix" # "fix"
lib.splitString "." "a.b.c" # ["a" "b" "c"]
lib.concatStringsSep ":" ["a" "b"] # "a:b"
# 列表操作
lib.unique [ 1 1 2 3 ] # [1 2 3]
lib.findFirst (x: x > 3) 0 [1 2 4 5] # 4
lib.take 2 [1 2 3 4] # [1 2]
lib.drop 2 [1 2 3 4] # [3 4]
lib.flatten [[1 2] [3 4]] # [1 2 3 4]
lib.forEach [1 2 3] (x: x * 2) # [2 4 6]
# 属性集操作
lib.optionalAttrs (x > 0) { positive = true; }
# 如果 x > 0 则返回 { positive = true; } 否则 {}
lib.mkIf (x > 0) { positive = true; }
lib.mkMerge [
{ a = 1; }
{ b = 2; }
]
# { a = 1; b = 2; }
# 版本字符串
lib.versionAtLeast "1.2.3" "1.2.0" # true
lib.versionOlder "1.2.3" "2.0" # true5. Flakes
5.1 为什么使用 Flakes
传统 Nix:
- nix-channel 管理 nixpkgs 版本（全局共享）
- 构建结果依赖全局状态
- 不易复现
Flakes:
- flake.lock 锁定所有输入版本
- 纯函数式，不依赖全局状态
- 真正可复现
- 标准化的项目结构
5.2 启用 Flakes
# 在 /etc/nixos/configuration.nix 中
nix.settings.experimental-features = [ "nix-command" "flakes" ];
# 或在 ~/.config/nix/nix.conf 中
# extra-experimental-features = nix-command flakes5.3 flake.nix 结构
{
description = "My project flake";
# 输入（依赖的其他 flakes）
inputs = {
nixpkgs.url = "github:NixOS/nixpkgs/nixos-24.11";
nixpkgs-unstable.url = "github:NixOS/nixpkgs/nixos-unstable";
home-manager = {
url = "github:nix-community/home-manager/release-24.11";
inputs.nixpkgs.follows = "nixpkgs";
};
# 中国镜像加速
# nixpkgs.url = "https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/nix-channels/nixpkgs-unstable/nixexprs.tar.xz";
};
# 输出
outputs = { self, nixpkgs, nixpkgs-unstable, home-manager, ... }@inputs:
let
system = "x86_64-linux";
pkgs = import nixpkgs {
inherit system;
config = { allowUnfree = true; };
};
unstable = import nixpkgs-unstable {
inherit system;
config = { allowUnfree = true; };
};
in {
# NixOS 配置
nixosConfigurations.myhost = nixpkgs.lib.nixosSystem {
inherit system;
specialArgs = { inherit inputs unstable; };
modules = [
./configuration.nix
home-manager.nixosModules.home-manager
{
home-manager.useGlobalPkgs = true;
home-manager.useUserPackages = true;
home-manager.users.alice = import ./home.nix;
}
];
};
# 开发环境
devShells.${system}.default = pkgs.mkShell {
buildInputs = with pkgs; [ python3 nodejs go gcc ];
shellHook = ''
echo "Development environment activated"
export PYTHONPATH="."
'';
};
# 包输出
packages.${system}.default = pkgs.hello;
};
}5.4 flake.lock
# flake.lock 是自动生成的依赖锁定文件
# 记录了所有 inputs 的精确版本（git commit + hash）
# 更新锁定文件
nix flake update
# 更新特定 input
nix flake update nixpkgs
# 查看 input 的当前锁定版本
nix flake metadata5.5 Flake 常用命令
# 初始化 flake
nix flake init
nix flake init -t github:nix-community/nix-templates#python
# 更新锁定
nix flake update
nix flake lock
# 查看元数据
nix flake metadata
# 构建
nix build
nix build .#packageName
# 运行
nix run
nix run .#appName
# 开发 shell
nix develop
nix develop .#devShellName
# 检查 flake
nix flake check
# 显示输出
nix flake show6. Home Manager
6.1 什么是 Home Manager
Home Manager 是 Nix 生态的声明式用户环境管理工具
类似于 NixOS 管理系统级配置，Home Manager 管理用户级配置：
- 用户安装的包
- 配置文件（.bashrc, .gitconfig, .config/*）
- systemd 用户服务
- 桌面环境配置
6.2 安装
# 作为 NixOS 模块（在 flake 中）
{
inputs.home-manager.url = "github:nix-community/home-manager/release-24.11";
inputs.home-manager.inputs.nixpkgs.follows = "nixpkgs";
outputs = { nixpkgs, home-manager, ... }:
{
nixosConfigurations.myhost = nixpkgs.lib.nixosSystem {
modules = [
home-manager.nixosModules.home-manager
{
home-manager.useGlobalPkgs = true;
home-manager.useUserPackages = true;
home-manager.users.alice = ./home.nix;
}
];
};
};
}# 独立安装（非 NixOS 发行版）
nix run home-manager/master -- init --switch
# 激活配置
home-manager switch6.3 home.nix 示例
{ config, pkgs, ... }:
{
home.username = "alice";
home.homeDirectory = "/home/alice";
home.stateVersion = "24.11";
# 用户级包
home.packages = with pkgs; [
firefox
vscode
htop
neofetch
ripgrep
fd
bat
eza
];
# 不要在 ~/.bashrc 中手动配置，而是在这里
programs.bash = {
enable = true;
shellAliases = {
ll = "ls -la";
g = "git";
};
initExtra = ''
export EDITOR=vim
'';
};
programs.git = {
enable = true;
userName = "Alice";
userEmail = "alice@example.com";
extraConfig = {
init.defaultBranch = "main";
};
};
programs.starship.enable = true;
programs.tmux.enable = true;
# 管理文件
home.file.".Xresources".text = ''
XTerm*background: black
XTerm*foreground: white
'';
# systemd 用户服务
services.syncthing.enable = true;
}7. 开发 Shell (devShell)
7.1 创建 devShell
# flake.nix 中的 devShells 输出
{
outputs = { nixpkgs, ... }:
let
system = "x86_64-linux";
pkgs = import nixpkgs { inherit system; };
in {
devShells.${system}.default = pkgs.mkShell {
name = "my-project-dev";
buildInputs = with pkgs; [
python312
nodejs_22
go
];
shellHook = ''
echo "Development environment ready"
export PROJECT_ROOT=$(pwd)
'';
# 环境变量
MY_VAR = "hello";
};
};
}7.2 使用 devShell
# 进入开发 shell
nix develop
# 进入特定 shell
nix develop .#python
# 从任意 flake 进入
nix develop github:user/repo
# 退出（Ctrl+D 或 exit）8. 相关资源
- Nix 语言手册: https://nixos.org/manual/nix/stable/language/
- Nix Pills: https://nixos.org/guides/nix-pills/
- Flakes Wiki: https://nixos.wiki/wiki/Flakes
- Home Manager 手册: https://nix-community.github.io/home-manager/
- NixOS 选项搜索: https://search.nixos.org/options
- NixOS 安装与声明式配置
- nixpkgs 与包管理