Rust能力养成之（7）：管理器与模块

前言

之前的6篇文字，大体上介绍了Rust的基本特征，并带大家领略了一下该语言的类型系统。以此为基础，相信读者能自己写一些基础的程序了，但这还不够，我们需要持续升级，逐渐进入实操实际项目的层次。

在工作中，程序往往是多由文件组成的，而其间存在依赖关系，编译，链接等都不是很简单事情，而这其中所涉及的复杂度是必须管理的。尤其对于大型项目，人工管理已变得不太可能。幸而在Rust世界里，有强大项目管理工具存在。

那么，在这本章这几篇中会介绍Rust如何管理大型项目，以及相关项目管理工具的特色，具体而言，覆盖以下主题：

Package管理器
模块
Cargo项目管理器和crate作为编译单元
创建和构建项目
运行简易测试
Cargo子命令以及第三方包crate的安装
项目实操

本篇先介绍

Package管理器
模块

Package管理器

现实中的代码，通常是多文件，多依赖的，因而需要好的管理工具，以保证条理始终清晰。对于常用Python或是R的朋友，应该对各自Package的管理工具所涉及的各种更新，检查有所认识。而对于像C或C++这种相对底层的语言，没有默认的Package管理器，主要用GNU make tool，而该工具语言晦涩，语焉不详，而且经常需要手动添加头文件，还没有内建的下载第三方package的工具，因此不便于长期性的大型项目的管理。

那么，好在Rust不是这样，其拥有切实的Package管理工具，Cargo，可以应对足够复杂的情况，易于创建和维护项目代码，而这就是本篇文字的核心。

模块

作为了解Package管理器的基础，我们先要稍微详细再介绍一下Rust中的模块(Modules)，看一下代码是如何组织的。

每个Rust程序都是从root模块开始的：

创建一个库，root模块是lib.rs文件。
创建一个可执行文件，root模块是任何带有主函数的文件，通常是main.rs。

当代码膨胀时，为了在组织项目时提供灵活性，可以分成模块，这里面有多种创建方法。

嵌套模块(Nested modules)

创建模块最简单的方法是在现有模块中使用mod{}块,看下以下代码

// mod_within.rs
mod food {
   
       struct Cake;    struct Smoothie;    struct Pizza;}
//use food::Cake;
fn main() {
   
       let eatable = Cake;}

这里我们构建了一个内部模块，名为food，在大括号内部，声明了三个结构体，Cake, Smoothie, 和Pizza;

在main中，我们创建一个make的实例。代码结果如下:

显然，编译器不知道Cake的定义，此时加上use food::Cake;语句，再编译一下，看下结果，如下所示

原来的错误没有了，但这里得到另外一个错误，提及Cake是私有的，这里引出模块另一个重要特征，默认私有设置。如果需要访问的话，需要两步走：

在模块的声明变量前添加pub关键字
添加food::Cake

改成如下

// mod_within.rs
mod food {
   
       pub struct Cake;  //pub    struct Smoothie;    struct Pizza;}
use food::Cake;
fn main() {
   
       let eatable = Cake;}

代码结果如下，

虽然得到了3个warning，但还是通过编译了。可能有的读者问了，为什么要定义这样一个嵌套的模块，有关其原因和用法，会在详解代码测试(第3章)时候给大家介绍。

文件为模块(File as a moule)

如题，模块可以创建为文件。直接上个实例，这里我建个目录，包含以下结构。

在foo.rs中包含一个结构体Bar，以及其实现impl 内容，代码如下：

// modules_demo/foo.rs
pub struct Bar;
impl Bar {
   
       pub fn init() {
   
           println!("Bar type initialized");    }}

这时候，我们希望在main.rs中使用这个模块，那么代码如下：

// modules_demo/main.rsmod foo;
use crate::foo::Bar;
fn main() {
   
       let _bar = Bar::init();}

代码结果如下，

看下main.rs代码，我们先声明了模块foo。然后导入了foo，这里涉及的格式为use crate::foo::Bar，需要谈一点的是，这里用的前缀是crate，不知道读者是否还有印象，crate在rust指文件包或库文件，我们看看在这里指什么。

一般而言，在rust中，导入模块所需要用到的前缀主要有三种：

Absolute imports：绝对路径
- crate，从根节点起，导入与当前文件同级的文件。
Relative imports：相对路径
- self:从当前模块开始
- Super：从上一级模块开始

目录为模块(Directory as a moule)

以目录作为模块，意味着结构具备了层次性，我们可以在其中创建子模块文件或更多目录层级。设想这样一个情景：我们有一个目录my_program，其中有一个名为foo的模块作为文件foo.rs，包含了一个名为Bar的类型以及foo的功能。随着时间的推移，Bar APIs的数量越来越多，我们希望将其分离为一个子模块。这时就涉及以目录为模块的内容了。

那么我们以代码实现一下，先建立一个目录，在main.rs有一个入口点，再加一个名为foo. rs的目录，而该目录现在包含一个名为bar.rs的子模块，如下所示：

为了让Rust知道bar，我们还需要创建一个名为foo的文件,与在foo目录同级。foo.rs文件将包含在foo目录下创建的任何子模块(这里是bar.rs)的mod声明。

我们看下bar.rs文件的内容：

//bar.rs
pub struct Bar;
impl Bar {
   
       pub fn hello() {
   
           println!("Hello from Bar !");    }}

这里有一个单元结构体Bar有一个相关的方法hello，我们会在main.rs中使用这个API。接着，看下foo.rs文件：

//foo.rs
mod bar;
pub use self::bar::Bar;
pub fn do_foo() {
   
       println!("Hi from foo!");}

第3行我们添加了一个模块的声明。
导入模块bar，导入关键词用的self，表明是从模块自身导入，这里将Bar定义为pub，以保证子模块内容可以为父模块使用。这是一种很方便的写法，原因还要到后续篇章中才能揭示。

最后，我们看下main.rs文件：

// my_program/main.rs
mod foo;
use foo::Bar;
fn main() {
   
       foo::do_foo();    Bar::hello();}

代码结果如下：

可见，程序跑通了。

结语

本篇在介绍了Package管理器之后，着重讨论了rust中模块的内容，而相关实例是为了让读者对如何使用模块能够有些基本的认识，以作为后续学习内容的基础。

下一篇会介绍一下Cargo和Crates。