類似es6的模塊化，Rust通過(guò)package、create、module來(lái)實(shí)現(xiàn)代碼的模塊化管理

Rust如何進(jìn)行模塊化開(kāi)發(fā)？

Rust的代碼組織包括：哪些細(xì)節(jié)可以暴露，哪些細(xì)節(jié)是私有的，作用域內(nèi)哪些名稱有效等等。

• Package（包）：Cargo的特性，讓你構(gòu)建、測(cè)試、共享create
• Create（單元包）：一個(gè)模塊樹(shù)，它可以產(chǎn)生一個(gè)library或可執(zhí)行文件
• Module（模塊）、use：讓你控制代碼的組織、作用域、私有路徑
• Path（路徑）：為struct、function或module等項(xiàng)命名的方式

Package和Create

create的類型：

• binary（二進(jìn)制create）
• library（庫(kù)create）

其中，關(guān)于Create，還有個(gè)概念——Create Root：

是源代碼文件Rust編譯器從這里開(kāi)始，組成你的Create的根Module

一個(gè)Package：

• 包含一個(gè)Cargo.toml，它描述了如何構(gòu)建這些Crates
• 只能包含0-1個(gè)library create（庫(kù)create）
• 可以包含任意數(shù)量的binary create（二進(jìn)制create）
• 但必須至少包含一個(gè)create（library或binary）

我們使用cargo新建一個(gè)項(xiàng)目

然后會(huì)提示： Created binary (application) my-project package，這代表我們創(chuàng)建了一個(gè)二進(jìn)制的應(yīng)用程序，名叫my-project的package

我們進(jìn)入這個(gè)文件夾：

我們可以看到src/min.rs文件，這是我們程序的入口文件，但是我們?cè)贑argo.toml中并沒(méi)有看到相關(guān)的配置：

[package]
name = "my-project"
version = "0.1.0"
edition = "2021"

# See more keys and their definitions at https://doc.rust-lang.org/cargo/reference/manifest.html

[dependencies] 

這是因?yàn)閏argo有一些慣例

Cargo的慣例

• src/main.rs是binary create的create root* create的名與package名相同如果我們還有一個(gè)這個(gè)文件：src/lib.rs，那么：
• 表明package包含一個(gè)library create
• 它是library create的create root
• create的名與package名相同

Cargo將會(huì)把create root文件交給rustc（rust編譯器）來(lái)構(gòu)建library或者binary

一個(gè)Package可以同時(shí)包含src/main.rs和src/lib.rs

一個(gè)Package也可以有多個(gè)binary create：

• 文件放在src/bin，放在這里的每個(gè)文件都是單獨(dú)的binary create

Create的作用

將相關(guān)功能組合到一個(gè)作用域內(nèi)，便于在項(xiàng)目間進(jìn)行共享。

同時(shí)，這也能防止命名沖突，例如rand create，訪問(wèn)它的功能需要通過(guò)它的名字：rand

定義module來(lái)控制作用域和私有性

Module：

• 在一個(gè)create內(nèi)，將代碼進(jìn)行分組
• 增加可讀性，易于復(fù)用
• 控制項(xiàng)目（item）的私有性。public，private

建立module：

• mod關(guān)鍵字
• 可嵌套
• 可包含其他項(xiàng)（struct、enum、常量、trait、函數(shù)等）的定義

mod front_of_house {mod hosting {fn add_to_waitlist() {}fn seat_at_table() {}}mod serving {fn take_order() {}fn serve_order() {}fn take_payment() {}}
} 

src/main.rs 和 src/lib.rs 叫做create roots：

• 這兩個(gè)文件（任意一個(gè)）的內(nèi)容形成了名為create的模塊，位于整個(gè)模塊樹(shù)的根部
• 整個(gè)模塊樹(shù)在隱式的模塊下

路徑Path

路徑的作用是為了在rust的模塊中找到某個(gè)條目

路徑的兩種形式：

• 絕對(duì)路徑：從create root開(kāi)始，使用create名或字面值create
• 相對(duì)路徑：從當(dāng)前模塊開(kāi)始，使用self（本身），super（上一級(jí)）或當(dāng)前模塊的標(biāo)識(shí)符

路徑至少由一個(gè)標(biāo)識(shí)符組成，標(biāo)識(shí)符之間使用::。

舉個(gè)例子（下面這段程序?qū)?bào)錯(cuò)，我們將在后面講到如何解決）：

mod front_of_house {mod hosting {fn add_to_waitlist() {}}
}

pub fn eat_at_restaurant() {crate::front_of_house::hosting::add_to_waitlist();//絕對(duì)路徑front_of_house::hosting::add_to_waitlist();//相對(duì)路徑
} 

那么為什么會(huì)報(bào)錯(cuò)呢？

我們查看報(bào)錯(cuò)的原因：module hosting is private，編譯器告訴我們，hosting這個(gè)module是私有的。至此，為了解決這個(gè)問(wèn)題，我們應(yīng)該去了解一下私有邊界。

私有邊界（private boundary）

• 模塊不僅可以組織代碼，還可以定義私有邊界
• 如果把函數(shù)或struct等設(shè)為私有，可以將它放到某個(gè)模塊中。
• rust中所有的條目（函數(shù)，方法，struct，enum，模塊，常量）默認(rèn)情況下是私有的
• 父級(jí)模塊無(wú)法訪問(wèn)子模塊中的私有條目
• 但是在子模塊中可以使用所有祖先模塊中的條目

為什么rust默認(rèn)這些條目是私有的呢？因?yàn)閞ust希望能夠隱藏內(nèi)部的實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)，這樣就會(huì)讓開(kāi)發(fā)者明確知道：更改哪些內(nèi)部代碼的時(shí)候，不會(huì)破壞外部的代碼。同時(shí)，我們可以使用pub關(guān)鍵字將其聲明為公共的。

pub關(guān)鍵字

rust默認(rèn)這些條目為私有的，我們可以使用pub關(guān)鍵字來(lái)將某些條目標(biāo)記為公共的。

我們將hosting聲明pub，add_to_waitlist這個(gè)function也要聲明pub

mod front_of_house {pub mod hosting {pub fn add_to_waitlist() {}}
}

pub fn eat_at_restaurant() {crate::front_of_house::hosting::add_to_waitlist();//絕對(duì)路徑front_of_house::hosting::add_to_waitlist();//相對(duì)路徑
} 

為什么front_of_house這個(gè)mod不需要添加pub呢？因?yàn)樗鼈兪峭?jí)的。

super關(guān)鍵字

super：用來(lái)訪問(wèn)父級(jí)模塊路徑中的內(nèi)容，類似文件系統(tǒng)中的..

fn serve_order() {}
mod front_of_house {fn fix_incorrect_order() {cook_order();super::serve_order();}fn cook_order() {}
} 

pub struct

聲明一個(gè)公共的struct就是將pub放在struct前：

mod back_of_house {pub struct Breakfast {}
} 

聲明了一個(gè)公共的struct后：

• struct是公共的
• struct的字段默認(rèn)是私有的

而我們想讓struct中的字段為公有的必須在前面加上pub：

mod back_of_house {pub struct Breakfast {pub toast: String,//公有的seasonal_fruit: String, //私有的}
} 

也就是說(shuō)：struct的字段需要單獨(dú)設(shè)置pub來(lái)變成公有

我們看一個(gè)例子：

mod back_of_house {pub struct Breakfast {pub toast: String,//公有的seasonal_fruit: String, //私有的}impl Breakfast {//一個(gè)關(guān)聯(lián)函數(shù)pub fn summer(toast: &str) -> Breakfast {Breakfast {toast: String::from(toast),seasonal_fruit: String::from("peaches"),}}}
}

pub fn eat_at_restaurant() {let mut meal = back_of_house::Breakfast::summer("Rye");meal.toast = String::from("Wheat");println!("I'd like {} toast please", meal.toast);meal.seasonal_fruit = String::from("blueberries");//報(bào)錯(cuò)：field `seasonal_fruit` is private
} 

pub enum

聲明一個(gè)公共的enum就是將pub放在enum前：

mod back_of_house {pub enum Appetizer {}
} 

我們聲明了一個(gè)公共的enum后：

• enum是公共的
• enum的變體也都是公共的

mod back_of_house {pub enum Appetizer {Soup,//公共的Salad, //公共的}
} 

為什么呢？因?yàn)槊杜e里面只有變體，只有變體是公共的這個(gè)枚舉才有用。而struct中某些部分為私有的也不影響struct的使用，所以rust規(guī)定公共的struct中的字段默認(rèn)為私有的。

Use關(guān)鍵字

我們可以使用use關(guān)鍵字將路徑導(dǎo)入到作用域內(nèi)，而我們引入的東西也任然遵循私有性規(guī)則（公共的引入的才能用）

mod front_of_house {pub mod hosting {pub fn add_to_waitlist() {}fn some_function() {}//私有的，使用use導(dǎo)入后，外部依然不能調(diào)用這個(gè)函數(shù)}
}

use crate::front_of_house::hosting;
// 相當(dāng)于mod hosting {}

pub fn eat_at_restaurant() {hosting::add_to_waitlist();hosting::add_to_waitlist();hosting::add_to_waitlist();
} 

使用use來(lái)指定相對(duì)路徑（和使用條目時(shí)的規(guī)則相同）：

use front_of_house::hosting; 

我們可以注意到我們調(diào)用的add_to_waitlist是導(dǎo)入的hostingmod下的，那我們可不可以直接導(dǎo)入function呢？

當(dāng)然是可以的（不過(guò)并不推薦直接導(dǎo)入方法）：

mod front_of_house {pub mod hosting {pub fn add_to_waitlist() {}}
}

use crate::front_of_house::hosting::add_to_waitlist;
// 相對(duì)于mod hosting {}

pub fn eat_at_restaurant() {add_to_waitlist();
} 

use的習(xí)慣用法

當(dāng)我們直接導(dǎo)入方法時(shí)，我們有可能就搞不清楚是從其他模塊導(dǎo)入的還是在這個(gè)作用域下聲明的。

所以，通常情況下，我們導(dǎo)入的通常為父級(jí)模塊。

//...
use crate::front_of_house::hosting;

pub fn eat_at_restaurant() {hosting::add_to_waitlist();
} 

不過(guò)，struct，enum，其他：指定完整路徑（指定到本身）

use std::collections::HashMap;
fn main() {let mut map = HashMap::new();map.insert(1, 2);
} 

但是同名的條目，我們?cè)谝霑r(shí)需指定父級(jí)模塊（比如下面的例子，兩個(gè)類型都叫Result）

use std::fmt;
use std::io;

fn f1() -> fmt::Result {//...
}

fn f2() -> io::Result {//...
}
//... 

as關(guān)鍵字

關(guān)于上面同名的問(wèn)題，還有另一種解決方法：使用as關(guān)鍵字

as關(guān)鍵字可以為引入的路徑指定本地的別名

use std::fmt::Result;
use std::io::Result as IoResult;

fn f1() -> Result {//...
}

fn f2() -> IoResult {//...
} 

使用 pub use 重新導(dǎo)出名稱

使用 use 將路徑（名稱）導(dǎo)入到作用域內(nèi)后，該名稱在此作用域內(nèi)是私有的，外部的模塊是沒(méi)辦法訪問(wèn)use導(dǎo)入的模塊的。

由前面pub的作用可知，類似pub fn、pub mod，我們可以使用pub use來(lái)導(dǎo)入，相當(dāng)于它導(dǎo)入了這個(gè)內(nèi)容，然后又將它導(dǎo)出了。

（當(dāng)我們使用pub use時(shí)會(huì)發(fā)現(xiàn)沒(méi)有警告：“導(dǎo)入了但沒(méi)有使用”，因?yàn)樗瑫r(shí)也導(dǎo)出了，也被視作使用了這個(gè)導(dǎo)入的內(nèi)容）

導(dǎo)入外部包

我們通過(guò)在Cargo.toml中的[dependencies]添加依賴：

# ...
[dependencies]
rand = "^0.8.5" 

出現(xiàn)：Blocking waiting for file lock on package cache

刪除User/.cargo文件夾中的.package-cache文件。重新執(zhí)行cargo build下載依賴。

很多時(shí)候我們的下載速度很慢，我們可以將下載源換到國(guó)內(nèi)，在用戶文件夾下的.cargo文件夾中添加 config 文件，寫(xiě)入以下內(nèi)容：

[source.crates-io]
registry = "https://github.com/rust-lang/crates.io-index"
replace-with = 'ustc'
[source.ustc]
registry = "git://mirrors.ustc.edu.cn/crates.io-index"
# 如果所處的環(huán)境中不允許使用 git 協(xié)議，可以把上面的地址改為
# registry = "https://mirrors.ustc.edu.cn/crates.io-index"
#[http]
#check-revoke = false 

這時(shí)候cargo build就會(huì)很快了。

我們這樣導(dǎo)入：

use rand::Rng; 

另外：標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)也被當(dāng)做外部包，需要導(dǎo)入，并且：

• 我們不需要修改Cargo.toml來(lái)添加依賴
• 需要使用use將std的特定條目導(dǎo)入到當(dāng)前作用域 use多次導(dǎo)入（嵌套導(dǎo)入）

use std::{ascii, io};
//相當(dāng)于：use std::ascii;
// use std::io; 

這樣的導(dǎo)入該如何簡(jiǎn)寫(xiě)呢？

use std::io;
use std::io::Chain; 

可以使用self

use std::io::{self, Chain}; 

如何將模塊放入其他文件？

假如我們的src/lib.rs中的內(nèi)容是這樣：

mod front_of_house {pub mod hosting {pub fn add_to_waitlist() {}}
}
//... 

mod front_of_house {pub mod hosting {pub fn add_to_waitlist() {}}
}
//... 

我們可以在lib.rs同級(jí)目錄下新建front_of_house.rs，然后將模塊內(nèi)容寫(xiě)在文件中：

front_of_house.rs

pub mod hosting {pub fn add_to_waitlist() {}
} 

lib.rs

mod front_of_house;
//... 

如果我們想將hosting模塊的內(nèi)容單獨(dú)存放呢？

我們需要新建一個(gè)front_of_house文件夾，并新建hosting.rs文件

hosting.rs

pub fn add_to_waitlist() {} 

front_of_house.rs

pub mod hosting; 

lib.rs

mod front_of_house;//... 

原來(lái)的文件內(nèi)容：

mod front_of_house {pub mod hosting {pub fn add_to_waitlist() {}}
} 

隨著模塊逐漸變大，這項(xiàng)功能將能夠幫助我們更好的管理代碼

到此這篇關(guān)于Rust如何進(jìn)行模塊化開(kāi)發(fā)的文章就介紹到這了,更多相關(guān)Rust模塊化開(kāi)發(fā)內(nèi)容請(qǐng)搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！

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