【rust】rsut基礎：模組的使用一、mod 關鍵字、mod.rs 檔案的含義等

endlesstravel發表於2023-02-12
Rust

本文內容

這篇文章是實戰性質的，也就是說原理部分較少，屬於經驗總結，rust對於模組的例子太少了。rust特性比較多（悲），本文的內容可能只是一部分，實現方式也不一定是這一種。

關於 rust 模組的相關內容，準確來說：怎麼在原始碼中引用其他模組的內容。

  1. 關於 mod、 use 、as 這幾個關鍵字（檔名）
  2. 關於 mod.rs 檔案
  3. 關於 self、 super 、 crate 這幾個路徑關鍵字
  4. worksapce ：本文不討論，狹義上指的是cargo的 [workspace] 部分： 可參見 The [workspace] section
  5. package ： 狹義上指的是cargo的 [package] 部分，參見 The [package] section
  6. crate ：參見下文 關於 create 的定義和 cargo 管理下的 crate
  7. module ：本文的重點， crate 裡 會有多個 module，文字討論重點就是 mod 之間相互引用的問題。

一、mod 關鍵字和 mod.rs 檔案，其他普通檔案 foo.rs 等

引用模組要搞清楚的：

  1. 是在哪裡引用的，也就要引用的檔案的位置
  2. 需要引用那個模組，跟這個檔案的相對位置和絕對位置是什麼

mod 關鍵字：

  1. 用來宣告，表現方式是包裹一個程式碼塊。也就是說這個程式碼塊會成為一個單獨的模組。
    • mod xxx { <rust語句塊> } ：內部寫 rust 語句 。見 例一
    • #[path="...xxxx.rs"] mod xxx; ：使用 path 屬性 ，使用見例二
    • mod xxx { include!("...xxxx.rs") } ：內部配合 include! 宏，使用見例二
  2. 用來宣告（“引用”）其他“模組”。（一個檔案隱含的表示為一個mod）
    假設使用 mod toy; 語句來引入一個模組，實際上這跟你在哪裡寫的這個語句有關係有關
    • 把當前的檔案所在位置分為兩類， 型別A：位置在 src/main.rs、 src/lib.rs 或者 xxx/.../mod.rs 位置上的檔案; 型別B: 位置不在1中的檔案。
    • 在位置型別 A 的檔案使用程式碼 mod toy;，你實際上在告訴編譯器，你需要的模組是與此檔案同級的 toy.rs 或者 toy/mod.rs檔案 。編譯器會自己找下這兩個被引用的位置，如果兩個位置都有檔案，則報錯。見 例三
    • 在位置型別 B 的檔案使用程式碼 mod toy;，你實際上在告訴編譯器，你需要的模組是與此檔案（假設檔名為 foo.rs）同級的 foo 資料夾下的 foo/toy.rs 或者 foo/toy/mod.rs 檔案。編譯器會自己找下這兩個被引用的位置，如果兩個位置都有檔案，則報錯。 見 例四

二、使用 use 和 as 關鍵字縮短匯入語句，或者匯出模組內容

use 關鍵字也有兩個作用

  • 縮短語句，使用 use 為當前檔案縮短長語句，減少重複性的程式碼，見 例子五
  • 配合 as 關鍵字一起使用，進一步減少重複程式碼，或者防止名字重複，或者取個順眼的名字 例子六
  • 打包其他模組的內容，當做本模組的內容一起匯出。見 例子七

三、使用 super 和 crate 進行相對路徑和絕對路徑（頂級路徑）的訪問

如果我們想要呼叫一個函式，我們需要知道它的路徑。路徑有兩種形式：

  • 絕對路徑（absolute path）從 crate 根部開始，以 crate 名或者字面量 crate 開頭。 見例八
  • 相對路徑（relative path）從當前模組開始，以 self、super 或當前模組的識別符號開頭。

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

四、關於 create 的定義和 cargo 管理下的 crate

我們都知道透過 cargo 建立出的工程中 src/main.rs 就是程式的入口，但是還有更多的使用方式。

  • rustc 命令 ： rust編譯器，就算沒有cargo也可以生成程式，但是比較麻煩，這些都讓cargo來處理就好
  • cargo 命令 ： 專案管理工具

下面就是一些問題了

  1. 什麼是 create ？ rustc 的編譯入口檔案，這個檔案就被當做 crate 檔案。
  2. crate 型別： 有多種，最常見的是 bin 和 lib，其他型別參見 rust參考手冊-連結
  3. cargo 怎麼定義工程專案中哪些是需要編譯的 crate 的？ 參見： cargo手冊-專案佈局
▾ src/           # 包含原始檔的目錄
  lib.rs         # 庫和包的主要入口點
  main.rs        # 包生成可執行檔案的主要入口點
  ▾ bin/         # （可選）包含其他可執行檔案的目錄
    *.rs
  ▾ */           # （可選）包含多檔案可執行檔案的目錄
    main.rs
▾ examples/      # （可選）示例
  *.rs
  ▾ */           # （可選）包含多檔案示例的目錄
    main.rs
▾ tests/         # （可選）整合測試
  *.rs
  ▾ */           # （可選）包含多檔案測試的目錄
    main.rs
▾ benches/       # （可選）基準
  *.rs
  ▾ */           # （可選）包含多檔案基準的目錄
    main.rs

五、例子

例一：單檔案，主函式和 toy 模組

  • 注意 run 函式需要加 pub 關鍵字，否則不會被匯出

src/main.rs

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

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

輸出

run toy

例二：兩個檔案，主函式和另一個資料夾 toy 模組

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 屬性定位檔案位置

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

輸出

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();
}

輸出

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();
}

輸出

run toy_impl !

例五：use 指令

之前，我們使用了 toy::run() 來呼叫 run 函式。現在，我們使用 use 關鍵字來匯入 toy 模組裡的內容，這樣就能在 main 函式中直接使用

src/foo.rs

mod toy {
    pub fn run() {  // 注意使用 pub 關鍵字
        println!("run toy");
    }
}
fn main() {
    use toy::*; // 使用 use 匯入 toy 模組裡的內容
    run(); // 直接呼叫
}

例六： 在as配合use指令

src/foo.rs

mod toy {
    pub fn run() {  // 注意使用 pub 關鍵字
        println!("run toy");
    }
}
fn main() {
    use toy::run as toy_run; // 使用 use + as 匯入 toy 模組裡的內容
    toy_run();
}

例七： 使用pub use命令在mod.rs合併打包其他模組的東西

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; // 引入同級 runner.rs 檔案
mod fly; // 引入同級 fly.rs 檔案
mod bear; // 引入同級 bear.rs 檔案
pub use runner::dog_run; // 宣告（匯出） dog_run 函式
pub use fly::fly_bird as now_fly_brid; // 宣告（匯出） fly_bird 函式，並重新命名為 now_fly_brid
pub use bear::*; // 宣告（匯出） dog_run 函式

src/main.rs

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

輸出

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

例七： 使用pub mod匯出內部包，使用 crate 引用頂部內容

src/toy/cube/mod.rs

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

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();
}

輸出

size is in main
top size one !

參考文獻

！！強烈推薦看下面的參考做補充！！

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