使用Sphinx构建Python程序文档

Sphinx简介

Sphinx Doc 最初是作为Python代码文档自动生成工具，现在也开始支持C/C++，以及计划支持更多语言程序文档的创建。由于文档撰写格式优雅，逐渐作为技术文档的撰写平台使用。

Sphinx使用Python编写，并且支持Python 3.5+。

安装

Debian/Ubuntu

For Python 2:

apt-get install python-sphinx

For Python 3:

apt-get install python3-sphinx

Fedora安装sphinx-doc

参考Fedora developer: Sphinx

For Python 2:

sudo dnf install python2-sphinx

For Python 3:

sudo dnf install python3-sphinx

通过virtualenv安装

CentOS

在CentOS如果同时安装了python 2和python 3，则会有pip2和pip3，都可以安装各自的virtualenv。不过，系统只有一个/usr/local/bin/virtualenv，这个工具有一个参数-p PYTHON_EXE, --python=PYTHON_EXE可以用来指定Python解析器，例如 --python=python3.5。默认是使用/bin/python3.6。

virtualenv venv3
. venv3/bin/activate

macOS

在macOS上安装了Python官方的macOS版本Python 3.7，则会在用户目录下~/.bash_profile添加路径，确保首先调用Python3.7

# Setting PATH for Python 3.7
# The original version is saved in .bash_profile.pysave
PATH="/Library/Frameworks/Python.framework/Versions/3.7/bin:${PATH}"

此时执行virtualenv则会执行/Library/Frameworks/Python.framework/Versions/3.7/bin/virtualenv确保生成的是Python 3的虚拟环境

参考Document your Django projects: reStructuredText and Sphinx

pip install sphinx
pip install sphinx_rtd_theme

MacOS 安装sphinx-doc

以下实践在Mac OS X上完成，基本方法和Linux类似

Mac OS X 已经自带了python，不过没有安装pip，需要先通过easy_install安装pip，进而安装sphinx-doc

sudo easy_install pip
sudo pip install sphinx

注意：如果直接通过Python官方网站下载安装 macOS 64-bit installer，则会直接提供 pip （当前已经不再推荐使用easy_install来安装pip了，因为高版本Python已经自带pip来取代easy_install）

以下是macOS + Python 3.7 执行：(参考官方安装方法)

virtualenv venv3
. venv3/bin/active
pip install -U sphinx

pin install sphinx_rtd_theme

安装sphinx需要root权限，否则无法写入/Library/Python/2.7/site-packages目录

在mac上安装遇到报错

OSError: [Errno 1] Operation not permitted: '/tmp/pip-sGSJDx-uninshpinx
 stall/System/Library/Frameworks/Python.framework/Versions/2.7/Extras/lib/python/six-1.4.1-py2.7.egg-info'

这个报错在 Six issue when installing package #3165 有解释和解决方法：

跳过uninstall系统级别的site-packages：

pip install --ignore-installed six

报错原因是Mac OS X EI Capitan或更高版本已经安装了six 1.4.1，当通过pip安装新版本时会尝试卸载旧版本。但是从 EI Capitan 版本开始，Mac OS X引入了一个称为System Integrity Protection系统完整性保护的功能。也称为rootless，这是通过内核提供的一种机制，保护系统所属的文件目录不被没有特别授权的进程修改，甚至连root用户或root权限用户（sudo）都不能修改。Apple这样设计操作系统是是为了避免明显的系统机制的安全，特别是单个用户具备了administrator权限的环境。默认启用了系统完整性保护，提供了以下机制：

• 保护系统文件目录的内容和文件权限

• 保护进程不被代码注入，运行时附加（类似debugging）和DTrace

• 拒绝没有签名的内核扩展

通过添加一个扩展的文件属性，或者通过将文件或目录加入到/System/Library/Security/rootless.conf来设置保护属性。保护的目录包括 /System, /bin, /sbin, /usr。以及从/etc, /tmp, var 符号链接到/private/etc, /private/tmp 和 /private/var 来实现保护。

系统完整性保护只有在系统分区之外才能整个或部分禁止。Apple在recovery system或从安装盘启动时候提供的终端窗口中，可以执行csrutil命令行工具。安装macOS时候，installer将任何位于标记为系统目录中的组件移动到/Library/SystemMigration/History/Migration-[some UUID]/QuarantineRoot/。通过保护系统目录，系统文件和目录只能在Apple软件更新的时候自动维护。所以，这种权限修复没有在Disk Utility和相应的diskutil操作中提供。

参考 System Integrity Protection

Linux Kernel Document

Linux Kernel Documents使用了sphinx来构建，请参考指导文档 How to write kernel documentation

可以通过git方式下载源代码，并且从不同的tag获取对应版本的内核源代码（包括文档）

cd /usr/src/kernels
git clone https://github.com/torvalds/linux.git

git checkout v4.20  # 注意：此时是Tag v4.20
git branch -b v4.20 # 转换成本地分支

virtualenv venv3
. venv3/bin/activate
pip install -r /usr/src/kernels/linux/Documentation/sphinx/requirements.txt

生成文档

cd /usr/src/kernels/linux
make htmldocs

注意：一定要在内核源代码根目录下执行上述make htmldocs命令。不要在Documentation子目录下执行，否则会报错（参考 Generating html linux documentation with sphinx ）：

make: *** empty variable name.  Stop.
make: *** [cleandocs] Error 2

输出的文档内容位于Documentation/output目录下，可以通过浏览器浏览。

单独选译内核文档

由于我对内核部分文档比较感兴趣，所以准备做一些选译，则采用如下方法复制出部分文档目录：

src_doc_dir=/usr/src/kernels/linux/Documentation
dst_doc_dir=/home/huatai/github/kernel-doc

cp $src_doc_dir/index.rst $dst_doc_dir/
cp $src_doc_dir/conf.py $dst_doc_dir/
cp -R $src_doc_dir/sphinx $dst_doc_dir/
cp -R $src_doc_dir/admin-guide $dst_doc_dir/
cp -R $src_doc_dir/kernel-hacking $dst_doc_dir/
cp -R $src_doc_dir/doc-guide $dst_doc_dir/
cp -R $src_doc_dir/vm $dst_doc_dir/
cp -R $src_doc_dir/trace $dst_doc_dir/

这样就可以使用如下命令来构建文档：

sphinx-build -b html . output

输出的文档位于 output 子目录，可以很方便做文档翻译。

注意：Linux Kernel Documentation使用了sphinx 1.4.9，其中有语法和最新版本不兼容。所以在部署到 Read the Docs 网站时候，需要使用 Advanced Settings，指定 Requirements files: sphinx/requirements.txt ，以及指定 Python configuration file: conf.py，否则会导致编译错误。

创建文档

• 在 项目 目录下创建一个文档目录，例如在源代码目录下创建一个 docs 目录

mkdir docs
cd docs

• 在文档目录 docs 下执行

sphinx-quickstart

在提示 separate the source and build directories 回答 y

在提示 autodoc extension 回答 y

完成上述初始化后目录结构类似

myproject/
|-- README
|-- setup.py
|-- myvirtualenv/
|-- mypackage/
|   |-- __init__.py
|   `-- mymodule.py
`-- docs/
    |-- MakeFile
    |-- build/
    `-- source/

安装 theme

可以选择 sphinx_rtd_theme 作为基础文档风格

pip install sphinx_rtd_theme

只需要修改 config.py 配置

import sphinx_rtd_theme
html_theme = "sphinx_rtd_theme"
html_theme_path = [sphinx_rtd_theme.get_html_theme_path()]

自动化生成文档

通过 autodoc 可以告知 Sphinx 查看 docstrings 并生成项目的文档。

首先打开 docs/source/conf.py 文件修改配置

import os
import sys
sys.path.insert(0, os.path.abspath('../..'))

这里设置路径是 ../.. 表示从 source/ 目录开始往上2级才是代码程序项目目录

一个 mymodule.py 案例

#!/usr/bin/env python
#-*- coding:utf8 -*-

"""mymodule功能

mymodule的功能就是一个样本

"""

import os

defineGlobalVairiable = True

#define class
class TestClass(object):
    """Class description """

#define function
def testFunction(self,parameters):
    """Function description"""

#main program 程序入口
if __name__ == '__main__':
    print 'Hello world'

然后执行

sphinx-apidoc -f -o source/ ../mypackage/

测试会自动生成

Creating file source/mymodule.rst.
Creating file source/modules.rst.

然后就可以根据自动生成的程序模块来构建html文档

sphinx-build -b html source build

使用浏览器打开 docs/build/html/index.html 阅读文档，也可以同步到web网站提供访问。

使用sphinx撰写独立书籍

比上述使用autodoc要简单一些，只要执行一次

sphinx-build -b html source build

参考

• Sphinx for Python documentation
• Document your Django projects: reStructuredText and Sphinx