使用源代码编译R包的过程

R包的安装方式可以归纳为 源代码安装 和 二进制文件安装 两类： 源代码安装 是指从包的源代码进行编译安装。包括：① 通过CRAN安装源代码版本的包（如果没有二进制版本，或者指定了安装源代码）。② 从GitHub、Bioconductor等平台获取源码并安装。③ 本地源码包的安装。 二进制文件安装 是指直接安装编译好的包，无需编译。这种方式通常更快，特别是在Windows和macOS上。包括：① 通过CRAN直接下载并安装预编译的二进制包。② 安装本地的二进制包文件。

安装过程中任意一个环节出错都会安装失败，具体失败原因查看报错内容！！！因此掌握R包安装过程并学会查看报错内容是自己解决环境问题的不二法门。

R 包编译流程

R 编译包的过程涉及多个步骤，包括配置、编译源代码、链接库以及安装包。R 包可以包含纯 R 代码、C/C++、Fortran 等多种语言的代码，编译过程视具体情况而定。以下是 R 编译包的具体流程和各个步骤的详细解释：

1. 准备工作

• 包源代码通常打包成 .tar.gz 格式，包含 DESCRIPTION 文件、R 脚本文件（通常位于 R/ 目录）、文档（man/）、示例代码（tests/、examples/）、源代码（src/ 目录）以及其他辅助文件。
• R 包的源代码可以通过 R CMD build 生成。

2. R 包安装流程

安装一个 R 包的常见命令是：

R CMD INSTALL <package_name>.tar.gz

R 在安装包时会按照以下步骤进行

3. 解压包并检查 DESCRIPTION 文件

• 解压缩: R 首先解压 .tar.gz 文件，检查 DESCRIPTION 文件中的元数据，例如包名、版本、依赖关系等。
• 依赖检查: 如果包有依赖项，R 会检查是否满足依赖条件，未满足时会尝试安装所需依赖包。

4. 配置（Configure Phase）

• R 包可能包含一个 configure 脚本（类似于 GNU 编译工具链），它会在编译前执行，用于检查目标系统上是否有合适的工具链和库（例如 gcc, g++, make，以及其他外部依赖），比如使用 pkg-config 工具去查找库路径、PKG_CFLAG或PKG_LIBS等。
• 如果 configure 脚本找到需要的库或编译工具，它会生成 Makevars 文件，包含库路径、编译选项和标志。
• 这个阶段允许用户自定义编译选项，例如通过设置 PKG_LIBS、PKG_CPPFLAGS 等环境变量来指定头文件和库的路径。
• 以下为安装rjava包时计算机未安装java导致的配置报错

ERROR: configuration failed for package ‘rJava’
removing ‘/root/anaconda3/envs/myview/lib/R/library/rJava’

5. 编译（Compilation Phase）

• 纯 R 代码: 如果包中只有 R 代码，R 不需要编译，只需检查并解析代码即可。
• C/C++/Fortran 代码:
  • R 会根据 src/ 目录下的文件，调用系统的编译器（如 gcc, g++, gfortran）来编译源代码。R 使用 Makevars 文件或包中的 Makefile 来控制编译过程。
  • 头文件路径和编译标志通过 PKG_CPPFLAGS 或 PKG_CFLAGS 来指定，例如：

    PKG_CPPFLAGS = -I/usr/local/include
    

  • 链接阶段使用 PKG_LIBS 指定库路径和库名，例如：

    PKG_LIBS = -L/usr/local/lib -lmylib
    

  • 编译器将 .c 或 .cpp 文件编译为目标文件（.o 文件）。

6. 链接（Linking Phase）

• 在编译完成后，R 会调用链接器将生成的目标文件（.o 文件）与外部库进行链接，生成共享对象文件（.so）。
• 这些 .so 文件是可以被 R 动态加载的，允许 R 通过 .Call() 或 .C() 等函数与本地代码进行交互。

7. 安装（Installation Phase）

• 一旦编译和链接完成，R 会将编译生成的二进制文件、R 脚本文件、文档等按照目录结构安装到用户的 R 库路径中。安装路径通常在 .libPaths() 所列的目录中。
• 如果包有动态链接的共享库（如 .so 文件），R 会在加载包时通过系统的动态链接器找到并加载这些库。

8. 后续步骤

• 字节码编译（可选）: R 会将 R 脚本字节码编译为 .rds 文件以加快加载速度。
• 文档生成: R 还会自动处理包中的文档文件（man/），使用 roxygen2 或 Rd 格式生成帮助文档。
• Vignettes 编译: 如果包包含 vignettes，R 会调用 Sweave 或 knitr 编译 vignettes 为可读的 PDF 或 HTML 文件。

9. 清理（Optional Clean Up）

• R 安装包后，临时文件（如中间生成的 .o 文件和未使用的临时文件）会被删除，除非在安装时使用 --no-clean-on-error 选项保留这些文件以便调试。

10. 加载包

• 完成安装后，用户可以通过 library() 或 require() 加载包，R 会通过动态链接器加载所需的动态库，并运行包中的初始化代码（如果有）。

举例：一个包含 C 代码的 R 包编译过程

假设一个包包含 src/ 目录下的 C 代码文件 mylib.c：

1. 解压 .tar.gz 并读取 DESCRIPTION 文件。
2. 执行 configure，根据需要生成 Makevars 文件，指定编译和链接选项。
3. 调用 gcc 编译 mylib.c 为 mylib.o：

   gcc -I/path/to/R/include -I/usr/local/include -c mylib.c -o mylib.o
   

4. 链接 mylib.o 生成共享对象文件：

   gcc -shared -o mylib.so mylib.o -L/usr/local/lib -lmylib
   

5. 将生成的 mylib.so 以及其他文件安装到 R 包库路径中
   完成编译和链接后，R 会将 mylib.so 文件和其他必要的文件（如 R 脚本、文档等）安装到 R 包的库路径中，这个路径通常是 .libPaths() 所列的目录。
6. 用户通过 library(mypackage) 加载包完成安装后，用户可以通过以下命令加载包：

   library(mypackage)
   

总结

• R 包编译过程 包含配置、编译源代码、链接库、安装等多个步骤。每个步骤都依赖于包的内容（是否有 C/C++ 代码、外部库依赖等）。
• 编译时的控制：通过 PKG_CPPFLAGS 指定头文件路径，通过 PKG_LIBS 指定库文件路径和库名。动态链接器不会在编译时使用 LD_LIBRARY_PATH，它仅用于运行时查找共享库。