Rust包和crate以及模块

概念

　　crate 是一个二进制项或者库。crate root 是一个源文件，Rust 编译器以它为起始点，并构成你的 crate 的根模块（我们将在 “DefiningModules to Control Scope and Privacy” 一节深入解读）。包（package） 是提供一系列功能的一个或者多个 crate。一个包会包含有一个 Cargo.toml 文件，阐述如何去构建这些 crate。包中所包含的内容由几条规则来确立。一个包中至多 只能 包含一个库 crate(library crate)；包中可以包含任意多个二进制 crate(binary crate)；包中至少包含一个 crate，无论是库的还是二进制的。

$ cargo new my-project 
    Created binary (application) `my-project` package 

$ ls my-project 
        Cargo.toml 
        src 
$ ls my-project/src 
        main.rs                

　　当我们输入了这条命令，Cargo 会给我们的包创建一个 Cargo.toml 文件。查看 Cargo.toml 的内容，会发现并没有提到 src/main.rs，因为 Cargo 遵循的一个约定：src/main.rs 就是一个与包同名的二进制 crate 的 crate 根。同样的，Cargo 知道如果包目录中包含 src/lib.rs，则包带有与其同名的库 crate，且 src/lib.rs 是 crate 根。crate 根文件将由 Cargo 传递给 rustc 来实际构建库或者二进制项目。在此，我们有了一个只包含 src/main.rs 的包，意味着它只含有一个名为 my-project 的二进制 crate。如果一个包同时含有 src/main.rs 和 src/lib.rs，则它有两个 crate：一个库和一个二进制项，且名字都与包相同。通过将文件放在 src/bin 目录下，一个包可以拥有多个二进制crate：每个 src/bin 下的文件都会被编译成一个独立的二进制 crate。

　　因为一个 crate 的功能是在自身的作用域进行命名的，当我们将 rand 作为一个依赖，编译器不会混淆 Rng 这个名字的指向。在我们的 crate 中，它指向的是我们自己定义的struct Rng 。我们可以通过 rand::Rng 这一方式来访问 rand crate 中的 Rng 特性。

 

定义模块来控制作用域与私有性

　　我们会从下面几个方面讲：允许你命名项的 路径（paths）；用来将路径引入作用域的 use 关键字；以及使项变为公有的 pub 关键字。我们还将讨论 as 关键字、外部包和 glob 运算符。现在，让我们把注意力放在模块上！

 

模块

　　模块 让我们可以将一个 crate 中的代码进行分组，以提高可读性与重用性。模块还可以控制项的 私有性，即项是可以被外部代码使用的（public），还是作为一个内部实现的内容，不能

被外部代码使用（private）。

　　在餐饮业，餐馆中会有一些地方被称之为 前台（front of house），还有另外一些地方被称之为 后台（back of house）。前台是招待顾客的地方，在这里，店主可以为顾客安排座位，服务员接受顾客下单和付款，调酒师会制作饮品。后台则是由厨师工作的厨房，洗碗工的工作地点，以及经理做行政工作的地方组成。

　　我们可以将函数放置到嵌套的模块中，来使我们的 crate 结构与实际的餐厅结构相同。通过执行 cargo new --lib restaurant ，来创建一个新的名为 restaurant 的库。然后将示例 7-1 中所罗列出来的代码放入 src/lib.rs 中，来定义一些模块和函数。

mod front {
    //  使用mod来定义模块，里面包含两个模块，其中里面有一些自定义的功能函数
    mod hosting {
        fn add_waitlist() {}
        fn seat_at_table() {} //  模块还可以保存一些定义的其他项，比如结构体定义模块来控制作用域与私有性 构体、枚举、常量、特性、或者函数
    }

    mod serving {   // 使用模块，我们可以将相关的定义分组到一起，并指出他们为什么相关
        fn take_order() {}
        fn server_order() {}
        fn take_payment() {}
    }
}

　　在前面我们提到了， src/main.rs 和 src/lib.rs 叫做 crate 根。之所以这样叫它们的原因是，这两个文件的内容都是一个从名为 crate 的模块作为根的 crate 模块结构，称为 模块树（module tree）。这个树展示了一些模块是如何被嵌入到另一个模块的（例如， hosting 嵌套在front_of_house 中）。这个树还展示了一些模块是互为 兄弟（siblings） 的，那如果A模块包含B模块则，A模块称为父模块，B称为子模块

 

路径用于引用模块树中的项

　　路径有两种形式：

　　　　绝对路径（absolute path）从 crate 根开始，以 crate 名或者字面值 crate 开头。

　　　　相对路径（relative path）从当前模块开始，以 self 、 super 或当前模块的标识符开头。

　　绝对路径和相对路径都后跟一个或多个由双冒号（ :: ）分割的标识符。让我们来看看如何调用一个模块中的函数使用路径：

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

pub fn eat_at_restaurant() {  // 一个 公共API，所以我们使用 pub 关键字来标记它,是他暴露
    // 绝对路径
    crate::front_of_house::hosting::add_to_waitlist(); // add_to_waitlist 函数与 eat_at_restaurant 被定义在同一 crate 中，这意味着我们可以 使用 crate 关键字为起始的绝对路径。

    // 相对路径
    front_of_house::hosting::add_to_waitlist();
}

　　接下来让我们编译(cargo build) 下上面的代码,会出现如下报错：front_of_house::hosting::add_to_waitlist(); ^^^^^^^ private module； 也就是说路径是没问题的，但是 Rust 不让我们使用，因为它不能访问私有片段，Rust 中默认所有项（函数、方法、结构体、枚举、模块和常量）都是私有的。父模块中的项不能使用子模块中的私有项，但是子模块中的项可以使用他们父模块中的项。这是因为子模块封装并隐藏了他们的实现详情，但是子模块可以看到他们定义的上下文。继续拿餐馆作比喻，把私有性规则想象成餐馆的后台办公室：餐馆内的事务对餐厅顾客来说是不可知的，但办公室经理可以洞悉其经营的餐厅并在其中做任何事情。你还可以通过使用 pub 关键字来创建公共项，使子模块的内部部分暴露给上级模块。

 

使用 pub 关键字暴露路径

　　也就是说由于Rust的私有性，要求模块内部的内容要被外部访问就必须使用pub来暴露。

mod front_of_house {
    pub mod hosting {
        // mod hosting前添加了pub关键字，使其变成公有的
        pub fn add_to_waitlist() {} // 如果我们可以访问 front_of_house ，那我们也可以访问 hosting 。但是 hosting 的 内容 （contents） 仍然是私有的；这表明使模块公有并不使其内容也是公有的。模块上的 pub 关键字只允许其父模块引用它。
    }
}

pub fn eat_at_restaurant() {
    // 一个 公共API，所以我们使用 pub 关键字来标记它,是他暴露
    // 绝对路径
    crate::front_of_house::hosting::add_to_waitlist(); // add_to_waitlist 函数与 eat_at_restaurant 被定义在同一 crate 中，这意味着我们可以 使用 crate 关键字为起始的绝对路径。

    // 相对路径
    front_of_house::hosting::add_to_waitlist();
}