包、Crate 和模块管理

包和 Crate

crate 有两种形式：二进制项和库。二进制项 可以被编译为可执行程序，比如一个命令行程序或者一个 web server。它们必须有一个 main 函数来定义当程序被执行的时候所需要做的事情。

库 并没有 main 函数，它们也不会编译为可执行程序，它们提供一些诸如函数之类的东西，使其他项目也能使用这些东西。

包（package）是提供一系列功能的一个或者多个 crate。一个包会包含一个 Cargo.toml 文件，阐述如何去构建这些 crate。Cargo 就是一个包含构建你代码的二进制项的包。Cargo 也包含这些二进制项所依赖的库。

如果一个包同时含有 src/main.rs 和 src/lib.rs，则它有两个 crate：一个二进制的和一个库的，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。

定义模块来控制作用域与私有性

• 从 crate 根节点开始: 当编译一个 crate, 编译器首先在 crate 根文件（通常，对于一个库 crate 而言是src/lib.rs，对于一个二进制 crate 而言是src/main.rs）中寻找需要被编译的代码。

• 声明模块

  : 在 crate 根文件中，你可以声明一个新模块；比如，你用mod garden;声明了一个叫做garden

  的模块。编译器会在下列路径中寻找模块代码：

  • 内联，在大括号中，当mod garden后方不是一个分号而是一个大括号
  • 在文件 *src/garden.rs*
  • 在文件 *src/garden/mod.rs*

• 声明子模块

  : 在除了 crate 根节点以外的其他文件中，你可以定义子模块。比如，你可能在src/garden.rs

  中定义了mod vegetables;

  。编译器会在以父模块命名的目录中寻找子模块代码：

  • 内联，在大括号中，当mod vegetables后方不是一个分号而是一个大括号
  • 在文件 *src/garden/vegetables.rs*
  • 在文件 *src/garden/vegetables/mod.rs*

• 模块中的代码路径: 一旦一个模块是你 crate 的一部分，你可以在隐私规则允许的前提下，从同一个 crate 内的任意地方，通过代码路径引用该模块的代码。举例而言，一个 garden vegetables 模块下的Asparagus类型可以在crate::garden::vegetables::Asparagus被找到。

• 私有 vs 公用: 一个模块里的代码默认对其父模块私有。为了使一个模块公用，应当在声明时使用pub mod替代mod。为了使一个公用模块内部的成员公用，应当在声明前使用pub。

• use 关键字: 在一个作用域内，use关键字创建了一个成员的快捷方式，用来减少长路径的重复。在任何可以引用crate::garden::vegetables::Asparagus的作用域，你可以通过 use crate::garden::vegetables::Asparagus;创建一个快捷方式，然后你就可以在作用域中只写Asparagus来使用该类型。

引用模块项目的路径

路径有两种形式：

• 绝对路径（absolute path）是以 crate 根（root）开头的全路径；对于外部 crate 的代码，是以 crate 名开头的绝对路径，对于当前 crate 的代码，则以字面值 crate 开头。
• 相对路径（relative path）从当前模块开始，以 self、super 或定义在当前模块中的标识符开头。

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。

// 使用 pub 关键字暴露路径
mod front_of_house {
    pub mod hosting {
        pub fn add_to_waitlist() {}
    }
}
pub fn eat_at_restaurant() {
    // 绝对路径
    crate::front_of_house::hosting::add_to_waitlist();

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

第一种方式，我们在 eat_at_restaurant 中调用 add_to_waitlist 函数，使用的是绝对路径。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。

在 crate 后面，我们持续地嵌入模块，直到我们找到 add_to_waitlist。你可以想象出一个相同结构的文件系统，我们通过指定路径 /front_of_house/hosting/add_to_waitlist 来执行 add_to_waitlist 程序。我们使用 crate 从 crate 根开始就类似于在 shell 中使用 / 从文件系统根开始。

第二种方式，我们在 eat_at_restaurant 中调用 add_to_waitlist，使用的是相对路径。这个路径以 front_of_house 为起始，这个模块在模块树中，与 eat_at_restaurant 定义在同一层级。与之等价的文件系统路径就是 front_of_house/hosting/add_to_waitlist。以模块名开头意味着该路径是相对路径。

选择使用相对路径还是绝对路径，要取决于你的项目，也取决于你是更倾向于将项的定义代码与使用该项的代码分开来移动，还是一起移动。举一个例子，如果我们要将 front_of_house 模块和 eat_at_restaurant 函数一起移动到一个名为 customer_experience 的模块中，我们需要更新 add_to_waitlist 的绝对路径，但是相对路径还是可用的。然而，如果我们要将 eat_at_restaurant 函数单独移到一个名为 dining 的模块中，还是可以使用原本的绝对路径来调用 add_to_waitlist，但是相对路径必须要更新。我们更倾向于使用绝对路径，因为把代码定义和项调用各自独立地移动是更常见的。

super 开始的相对路径

我们可以通过在路径的开头使用 super ，从父模块开始构建相对路径，而不是从当前模块或者 crate 根开始。这类似以 .. 语法开始一个文件系统路径。使用 super 允许我们引用父模块中的已知项，这使得重新组织模块树变得更容易 —— 当模块与父模块关联的很紧密，但某天父模块可能要移动到模块树的其它位置。

fn deliver_order() {}

mod back_of_house {
    fn fix_incorrect_order() {
        cook_order();
        super::deliver_order();
    }

    fn cook_order() {}
}

创建共有的结构体和枚举

我们还可以使用 pub 来设计公有的结构体和枚举，不过关于在结构体和枚举上使用 pub 还有一些额外的细节需要注意。如果我们在一个结构体定义的前面使用了 pub ，这个结构体会变成公有的，但是这个结构体的字段仍然是私有的。我们可以根据情况决定每个字段是否公有

mod back_of_house {
    pub struct Breakfast {
        pub toast: String,
        seasonal_fruit: String,
    }
    impl Breakfast {
        pub fn summer(toast: &str) -> Breakfast {
            Breakfast {
                toast: String::from(toast),
                seasonal_fruit: String::from("peaches"),
            }
        }
    }
}
pub fn eat_at_restaurant() {
    // 在夏天订购一个黑麦土司作为早餐
    let mut meal = back_of_house::Breakfast::summer("Rye");
    // 改变主意更换想要面包的类型
    meal.toast = String::from("Wheat");
    println!("I'd like {} toast please", meal.toast);
    // 如果取消下一行的注释代码不能编译；
    // 不允许查看或修改早餐附带的季节水果
    // meal.seasonal_fruit = String::from("blueberries");
}
//因此枚举成员默认就是公有的
mod back_of_house {
    pub enum Appetizer {
        Soup,
        Salad,
    }
}
pub fn eat_at_restaurant() {
    let order1 = back_of_house::Appetizer::Soup;
    let order2 = back_of_house::Appetizer::Salad;
}

使用 use 关键字将路径引入作用域

mod front_of_house {
    pub mod hosting {
        pub fn add_to_waitlist() {}
    }
}
//使用 use 关键字创建一个短路径，然后就可以在作用域中的任何地方使用这个更短的名字
use crate::front_of_house::hosting;
pub fn eat_at_restaurant() {
    hosting::add_to_waitlist();
}
//注意 use 只能创建 use 所在的特定作用域内的短路径。eat_at_restaurant 函数移动到了一个叫 customer 的子模块，这又是一个不同于 use 语句的作用域，所以函数体不能编译。
mod front_of_house {
    pub mod hosting {
        pub fn add_to_waitlist() {}
    }
}
use crate::front_of_house::hosting;
mod customer {
    pub fn eat_at_restaurant() {
        hosting::add_to_waitlist();
    }
}
//修复
mod customer {
    pub fn eat_at_restaurant() {
        super::hosting::add_to_waitlist();
    }
}
//or
mod customer {
    use crate::front_of_house::hosting;
    pub fn eat_at_restaurant() {
        hosting::add_to_waitlist();
    }
}

使用 as 关键字提供新的名称

use std::fmt::Result;
use std::io::Result as IoResult;//重命名

fn function1() -> Result {
    // --snip--
}
fn function2() -> IoResult<()> {
    // --snip--
}

使用 pub use 重导出名称

使用 use 关键字，将某个名称导入当前作用域后，这个名称在此作用域中就可以使用了，但它对此作用域之外还是私有的。如果想让其他人调用我们的代码时，也能够正常使用这个名称，就好像它本来就在当前作用域一样，那我们可以将 pub 和 use 合起来使用。这种技术被称为 “重导出（re-exporting）”：我们不仅将一个名称导入了当前作用域，还允许别人把它导入他们自己的作用域。

mod front_of_house {
    pub mod hosting {
        pub fn add_to_waitlist() {}
    }
}
pub use crate::front_of_house::hosting;
pub fn eat_at_restaurant() {
    hosting::add_to_waitlist();
}
/*
在这个修改之前，外部代码需要使用路径 restaurant::front_of_house::hosting::add_to_waitlist() 来调用 add_to_waitlist 函数。现在这个 pub use 从根模块重导出了 hosting 模块，外部代码现在可以使用路径 restaurant::hosting::add_to_waitlist。
*/

使用外部包

为了在项目中使用 rand，在 Cargo.toml 中加入了如下行：

rand = "0.8.5"

接着，为了将 rand 定义引入项目包的作用域，我们加入一行 use 起始的包名，它以 rand 包名开头并列出了需要引入作用域的项。回忆一下第二章的 “生成一个随机数” 部分，我们曾将 Rng trait 引入作用域并调用了 rand::thread_rng 函数：

use rand::Rng;
fn main() {
    let secret_number = rand::thread_rng().gen_range(1..=100);
}
//嵌套路径来消除大量的 use 行
// --snip--
use std::cmp::Ordering;
use std::io;
// --snip--
// --snip--
use std::{cmp::Ordering, io};
// --snip--
// 通过两行 use 语句引入两个路径，其中一个是另一个的子路径
// --snip--
use std::io;
use std::io::Write;
// --snip--
// --snip--
use std::io::{self, Write};
// --snip--
//如果希望将一个路径下 所有 公有项引入作用域，可以指定路径后跟 *，glob 运算符：
use std::collections::*;