【rust】rsut基础：模块的使用一、mod 关键字、mod.rs 文件的含义等

本文内容

这篇文章是实战性质的，也就是说原理部分较少，属于经验总结，rust对于模块的例子太少了。rust特性比较多（悲），本文的内容可能只是一部分，实现方式也不一定是这一种。

关于 rust 模块的相关内容，准确来说：怎么在源码中引用其他模块的内容。

1. 关于 mod、 use 、as 这几个关键字（文件名）
2. 关于 mod.rs 文件
3. 关于 self、 super 、 crate 这几个路径关键字
4. worksapce ：本文不讨论，狭义上指的是cargo的 [workspace] 部分： 可参见 The [workspace] section
5. package ： 狭义上指的是cargo的 [package] 部分，参见 The [package] section
6. crate ：参见下文 关于 create 的定义和 cargo 管理下的 crate
7. module ：本文的重点， crate 里 会有多个 module，文本讨论重点就是 mod 之间相互引用的问题。

一、mod 关键字和 mod.rs 文件，其他普通文件 foo.rs 等

引用模块要搞清楚的：

1. 是在哪里引用的，也就要引用的文件的位置
2. 需要引用那个模块，跟这个文件的相对位置和绝对位置是什么

mod 关键字：

1. 用来声明，表现方式是包裹一个代码块。也就是说这个代码块会成为一个单独的模块。
   • mod xxx { <rust语句块> } ：内部写 rust 语句 。见 例一
   • #[path="...xxxx.rs"] mod xxx; ：使用 path 属性 ，使用见例二
   • mod xxx { include!("...xxxx.rs") } ：内部配合 include! 宏，使用见例二
2. 用来声明（“引用”）其他“模块”。（一个文件隐含的表示为一个mod）
   假设使用 mod toy; 语句来引入一个模块，实际上这跟你在哪里写的这个语句有关系有关
   • 把当前的文件所在位置分为两类， 类型A：位置在 src/main.rs、 src/lib.rs 或者 xxx/.../mod.rs 位置上的文件; 类型B: 位置不在1中的文件。
   • 在位置类型 A 的文件使用代码 mod toy;，你实际上在告诉编译器，你需要的模块是与此文件同级的 toy.rs 或者 toy/mod.rs文件 。编译器会自己找下这两个被引用的位置，如果两个位置都有文件，则报错。见 例三
   • 在位置类型 B 的文件使用代码 mod toy;，你实际上在告诉编译器，你需要的模块是与此文件（假设文件名为 foo.rs）同级的 foo 文件夹下的 foo/toy.rs 或者 foo/toy/mod.rs 文件。编译器会自己找下这两个被引用的位置，如果两个位置都有文件，则报错。 见 例四

二、使用 use 和 as 关键字缩短导入语句，或者导出模块内容

use 关键字也有两个作用

• 缩短语句，使用 use 为当前文件缩短长语句，减少重复性的代码，见 例子五
• 配合 as 关键字一起使用，进一步减少重复代码，或者防止名字重复，或者取个顺眼的名字 例子六
• 打包其他模块的内容，当做本模块的内容一起导出。见 例子七

三、使用 super 和 crate 进行相对路径和绝对路径（*路径）的访问

如果我们想要调用一个函数，我们需要知道它的路径。路径有两种形式：

• 绝对路径（absolute path）从 crate 根部开始，以 crate 名或者字面量 crate 开头。 见例八
• 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。

见文档： https://rustwiki.org/zh-CN/book/ch07-03-paths-for-referring-to-an-item-in-the-module-tree.html

四、关于 create 的定义和 cargo 管理下的 crate

我们都知道通过 cargo 创建出的工程中 src/main.rs 就是程序的入口，但是还有更多的使用方式。

• rustc 命令 ： rust编译器，就算没有cargo也可以生成程序，但是比较麻烦，这些都让cargo来处理就好
• cargo 命令 ： 项目管理工具

下面就是一些问题了

1. 什么是 create ？ rustc 的编译入口文件，这个文件就被当做 crate 文件。
2. crate 类型： 有多种，最常见的是 bin 和 lib，其他类型参见 rust参考手册-链接
3. cargo 怎么定义工程项目中哪些是需要编译的 crate 的？ 参见： cargo手册-项目布局

▾ src/           # 包含源文件的目录
  lib.rs         # 库和包的主要入口点
  main.rs        # 包生成可执行文件的主要入口点
  ▾ bin/         # （可选）包含其他可执行文件的目录
    *.rs
  ▾ */           # （可选）包含多文件可执行文件的目录
    main.rs
▾ examples/      # （可选）示例
  *.rs
  ▾ */           # （可选）包含多文件示例的目录
    main.rs
▾ tests/         # （可选）集成测试
  *.rs
  ▾ */           # （可选）包含多文件测试的目录
    main.rs
▾ benches/       # （可选）基准
  *.rs
  ▾ */           # （可选）包含多文件基准的目录
    main.rs

五、例子

例一：单文件，主函数和 toy 模块

• 注意 run 函数需要加 pub 关键字，否则不会被导出

src/main.rs

mod toy {
    pub fn run() {
        println!("run toy");
    }
}

fn main() {
    toy::run();
}

输出

run toy

例二：两个文件，主函数和另一个文件夹 toy 模块

src/toy_implements.rs

pub fn run() {
    println!("run toy_impl !");
}

src/main.rs

mod toy1 { // 方法1： 使用 include!
    include!("./toy_implements.rs");
}

#[path ="./toy_implements.rs"] 
mod toy2; // 方法2： 使用 path 属性定位文件位置

fn main() {
    toy1::run();
    toy2::run();
}

输出

run toy_impl !
run toy_impl !

例三：在 main.rs 中使用 mod toy;

src/toy.rs

pub fn run() {
    println!("run toy_impl !");
}

src/main.rs

mod toy;
fn main() {
    toy::run();
}

输出

run toy_impl !

例四：在 src/foo.rs 中使用 mod toy;

src/foo/toy.rs

pub fn run() {
    println!("run toy_impl !");
}

src/foo.rs

mod toy;
fn say_hi() {
    toy::run();
}

输出

run toy_impl !

例五：use 指令

之前，我们使用了 toy::run() 来调用 run 函数。现在，我们使用 use 关键字来导入 toy 模块里的内容，这样就能在 main 函数中直接使用

src/foo.rs

mod toy {
    pub fn run() {  // 注意使用 pub 关键字
        println!("run toy");
    }
}
fn main() {
    use toy::*; // 使用 use 导入 toy 模块里的内容
    run(); // 直接调用
}

例六： 在as配合use指令

src/foo.rs

mod toy {
    pub fn run() {  // 注意使用 pub 关键字
        println!("run toy");
    }
}
fn main() {
    use toy::run as toy_run; // 使用 use + as 导入 toy 模块里的内容
    toy_run();
}

例七： 使用pub use命令在mod.rs合并打包其他模块的东西

src/toy/runner.rs

pub fn dog_run() { println!("dog is run !"); }

src/toy/fly.rs

pub fn fly_bird() { println!("bird is fly !"); }

src/toy/bear.rs

pub fn bear_eat() { println!("bear is eat fish !"); }
pub fn bear_sleep() { println!("bear is go sleep !"); }

src/toy/mod.rs

mod runner; // 引入同级 runner.rs 文件
mod fly; // 引入同级 fly.rs 文件
mod bear; // 引入同级 bear.rs 文件
pub use runner::dog_run; // 声明（导出） dog_run 函数
pub use fly::fly_bird as now_fly_brid; // 声明（导出） fly_bird 函数，并重命名为 now_fly_brid
pub use bear::*; // 声明（导出） dog_run 函数

src/main.rs

mod toy;
fn main() {
    toy::dog_run();
    toy::now_fly_brid();
    toy::bear_eat();
    toy::bear_sleep();
}

输出

dog is run !
bird is fly !
bear is eat fish !
bear is go sleep !

例七： 使用pub mod导出内部包，使用 crate 引用顶部内容

src/toy/cube/mod.rs

pub fn get_size() {
    println!("size is in main");
    crate::top_size(); // 必不可少的 crate 关键字
}

src/toy/mod.rs

pub mod cube;

src/main.rs

mod toy;
fn top_size() {
    println!("top size one !")
}
fn main() {
    toy::cube::get_size();
}

输出

size is in main
top size one !

参考文献

！！强烈推荐看下面的参考做补充！！

• 模块的官方参考： https://rustwiki.org/zh-CN/reference/items/modules.html
• Rust 程序设计语言（7. 使用包、Crate和模块管理不断增长的项目）： https://rustwiki.org/zh-CN/book/ch07-00-managing-growing-projects-with-packages-crates-and-modules.html
• Rust 模块和文件（译文）： https://zhuanlan.zhihu.com/p/73544030
• Rust 模块和文件（原文）： https://amos.me/blog/2019/rust-modules-vs-files/
• crate: https://rustwiki.org/zh-CN/rust-by-example/crates.html
• crate 类型： https://rustwiki.org/zh-CN/reference/linkage.html