pip 包管理工具

pip 是 Python 的官方包安装程序，也是 Python 生态系统中最核心的工具之一。它允许你轻松地从 PyPI (Python Package Index)——一个庞大的第三方 Python 软件包存储库——查找、下载和安装你需要的库。

熟练使用 pip 是每个 Python 开发者的基本功。

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1. 检查与升级 pip

通常，如果你安装了 Python 3.4 或更高版本的解释器，pip 已经随之一起安装了。

1.1 检查 pip 版本

打开你的终端或命令行，输入：

pip --version
# 或者
pip3 --version

提示: 在某些系统中，pip 可能指向为 Python 2 安装的 pip，而 pip3 明确指向为 Python 3 安装的 pip。建议优先使用 pip3 或使用 python -m pip 来确保你正在为正确的 Python 版本安装包。

1.2 升级 pip

pip 本身也是一个包，可以被升级。保持 pip 为最新版本是一个好习惯，因为新版本通常会带来性能提升和功能改进。

# Windows
python -m pip install --upgrade pip

# macOS / Linux
pip3 install --upgrade pip

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2. pip 核心命令

2.1 安装包 (install)

这是最常用的命令。

# 安装最新版本的包
pip install requests

# 安装特定版本的包
pip install requests==2.25.1

# 安装最低版本要求
pip install requests>=2.20

# 安装一个范围内的版本
pip install "requests>2.0,<3.0"

2.2 卸载包 (uninstall)

移除一个已经安装的包。

pip uninstall requests

pip 会显示将要被删除的文件并请求确认，输入 y 即可。

2.3 查看已安装的包 (list)

列出当前环境中所有已安装的包及其版本。

pip list

2.4 查看包的详细信息 (show)

显示指定包的详细信息，包括版本、作者、依赖关系等。

pip show requests

2.5 检查依赖兼容性 (check)

检查已安装的包之间是否存在版本不兼容的依赖关系。

pip check
# 如果一切正常，会输出：No broken requirements found.

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3. 使用 requirements.txt 管理依赖

在项目中，手动一个一个地安装依赖包是非常低效且不可靠的。最佳实践是使用一个 requirements.txt 文件来记录项目的所有依赖。

3.1 生成 requirements.txt

pip freeze 命令可以输出当前环境中所有已安装包的精确版本列表。我们可以将其重定向到一个文件中。

pip freeze > requirements.txt

最佳实践：为了保持 requirements.txt 的干净，强烈建议在虚拟环境中使用 pip freeze，这样可以确保只包含当前项目必需的依赖，而不会混入全局环境中其他的包。

3.2 从 requirements.txt 安装

当你拿到一个新项目，或者需要在一个新的环境中部署时，可以使用 -r 或 --requirement 标志来一次性安装所有依赖。

pip install -r requirements.txt

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4. pip 配置与网络优化

4.1 更改 pip 下载源

由于网络原因，直接从官方 PyPI 下载包有时会很慢。我们可以将 pip 的下载源更改为国内的镜像服务器，以显著提高下载速度。

4.1.1 临时使用镜像源

在 pip install 命令中使用 -i 参数，可以临时指定一个镜像源。

pip install -i https://pypi.tuna.tsinghua.edu.cn/simple requests

4.1.2 永久配置镜像源

Windows:

1. 在用户目录下 (例如 C:\Users\YourUsername) 创建一个名为 pip 的文件夹。
2. 在 pip 文件夹内创建一个 pip.ini 文件。
3. 在 pip.ini 文件中写入以下内容：

   [global]
   index-url = https://pypi.tuna.tsinghua.edu.cn/simple
   

macOS / Linux:

1. 在你的用户主目录下创建 .pip 文件夹：mkdir ~/.pip
2. 在 ~/.pip/ 目录下创建一个 pip.conf 文件。
3. 在 pip.conf 文件中写入以下内容：

   [global]
   index-url = https://pypi.tuna.tsinghua.edu.cn/simple
   

常用国内镜像源：

• 清华大学: https://pypi.tuna.tsinghua.edu.cn/simple
• 阿里云: https://mirrors.aliyun.com/pypi/simple/
• 中国科技大学: https://pypi.mirrors.ustc.edu.cn/simple/
• 豆瓣: http://pypi.douban.com/simple/

4.2 确认当前配置

想知道当前的 pip 配置（例如，正在使用哪个镜像源）？可以使用 pip config list 命令。

pip config list

它会列出所有生效的配置及其来源文件。

4.3 处理网络代理问题

如果你在公司或学校等有网络代理的环境中，或者使用了 VPN，可能会遇到 ProxyError。

解决方案 1：临时绕过代理 在 pip 命令后添加 --proxy "" 参数，表示本次操作不使用任何代理。

pip --proxy "" install requests

解决方案 2：配置 pip 使用代理 如果必须通过代理访问网络，可以配置 pip 使用它。

# 临时指定
pip install --proxy http://user:password@proxy.server:port requests

# 永久配置 (写入 pip.ini 或 pip.conf)
# [global]
# proxy = http://user:password@proxy.server:port

如果代理不需要用户名和密码，则格式为 http://proxy.server:port。

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5. 虚拟环境与 pip

虚拟环境 (Virtual Environments) 是 Python 开发中的一个至关重要的概念。它允许你为每个项目创建一个独立的、隔离的 Python 环境。

• 为什么需要虚拟环境？
  • 依赖隔离：项目 A 可能需要 requests==2.20，而项目 B 需要 requests==2.28。虚拟环境可以防止这种版本冲突。
  • 保持全局环境清洁：避免将所有包都安装到全局 Python 环境中，使其变得混乱。
  • 项目可复现性：结合 requirements.txt，可以确保其他开发者或部署服务器能够精确地复制你的开发环境。

创建和使用虚拟环境 (以 venv 为例)

从 Python 3.3 开始，venv 模块已成为标准库的一部分。

1. 创建虚拟环境 在你的项目目录下，运行：

   # venv 是你给虚拟环境起的名字，通常就叫 venv
   python -m venv venv 
   

2. 激活虚拟环境

   • Windows:

     .\venv\Scripts\activate
     

   • macOS / Linux:

     source venv/bin/activate
     

     激活后，你的命令行提示符前会显示 (venv)，表示你正处于虚拟环境中。

3. 在虚拟环境中使用 pip 激活后，你使用的 pip 命令将只对当前虚拟环境生效。

4. 退出虚拟环境

   deactivate
   

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6. 高级安装方式

6.1 从本地文件安装

有时你需要安装一个本地的包，例如一个 .whl (Wheel) 文件或 .tar.gz 源码包。

# 安装 wheel 文件
pip install some_package-1.0-py3-none-any.whl

# 安装源码包
pip install some_package-1.0.tar.gz

6.2 可编辑模式安装 (-e)

在开发一个 Python 包时，这个命令非常有用。它会以“可编辑”模式安装你的项目。 假设你的项目结构如下：

my_project/
├── setup.py
└── my_package/
    └── __init__.py

在 my_project 目录下运行：

pip install -e .

这会在你的环境中创建一个指向项目代码的链接。这意味着，你在项目中对 .py 文件所做的任何修改，都会立即生效，无需重新安装。这极大地提高了开发效率。