Rust模块机制

刚开始学习Rust时，我觉得它的模块机制难以理解。后来才明白是自己想多了，Rust模块其实就是命名空间，仅此而已。它的crate倒更像是其他语言的模块。

从Rust编译来理解

Rust编译器只接受一个.rs文件作为输入，并且只生成一个crate。这一点要牢记。

生成的crate分两种，源文件中有main函数会生成可执行文件，无main函数则生成库。

// hello.rs
fn main() {
    println!("hello, rust");
}

运行rustc hello.rs会生成同名的可执行文件hello

// hello.rs
pub fn hello() {
    println!("hello, rust");
}

使用--crate-type=lib参数编译成库，如果没有pub关键字，则会有如下提示。

$ rustc hello.rs --crate-type=lib
warning: function is never used: `hello`
 --> hello.rs:1:1
  |
1 | fn hello(){
  | ^^^^^^^^^^
  |
  = note: `#[warn(dead_code)]` on by default

运行rustc hello.rs --crate-type=lib会生成同名的库libhello.rlib。函数前面多了一个关键词pub，如果不加的话编译器会告警，说“你这个库啥public的东西都没有，让别人用毛啊”。恩，Rust编译器还是很贴心的。

引入命名空间

Rust的模块就是命名空间，用关键词mod表示。它的作用是把一个crate的代码划分成可管理的部分。每一个crate都有一个顶层的匿名根命名空间, 根空间下面的命名空间可以任意嵌套，这样构成一个树形结构。

假设我们接到一个项目，制作一个包含各国语言日常用语的程序库。

首先，这个库应该按语种名组织，中俄日美等都给他们划分出一个模块
日常用语有很多，如果我们想把代码组织得更清晰一点，还可以按照使用场景再划分一次，比如有用于问候的（“你好”、“吃了么”），有用于离别的（“再见”，“天下谁人不识君”）

// phrases.rs
pub mod english {
    pub mod greetings {
        pub fn hello() {
            println!("Hello!")
        }
        pub fn hey_guies() {
           println!("Hey, guies!")
        }
    }
    pub mod farewells {
        pub fn goodbye() {
            println!("Goodbye!")
        }
        pub fn see_you() {
            println!("See you!")
        }
    }
}

pub mod chinese {
    pub mod greetings {
        pub fn hello() {
            println!("你好!")
        }
        pub fn have_eaten() {
            println!("吃了么?")
        }
    }
    pub mod farewells {
        pub fn goodbye() {
            println!("再见!")
        }
        pub fn everyone_will_know_you() {
            println("天下谁人不识君!")
        }
    }
}

运行rustc phrases.rs --crate-type=lib得到一个程序库，其模块树形图如下:

// 朋友分别，请用下面两句
phrases::chinese::farewells::goodbye()
phrases::chinese::farewells::everyone_will_know_you()

// 如果不想敲这么多重复的命名空间，请用use
use phrases::chinese::farewells;

farewells::goodbye();
farewells::everyone_will_know_you();

打散命名空间

好，我们已经学会使用命名空间了，但是所有的代码都在phrases.rs这个文件中，这在正式开发中是不能容忍的。还好Rust编译器给我提供了一个将单个文件拆成多个文件的机制。

我们把phrases.rs改成如下，编译器每次看到未定义的mod语句时会去找相应地文件，填充到这个位置。我们可以理解为，编译器把若干个文件合并成一个文件。

// phrases.rs
//
// whole project file hierarchy as following
//  project-director/
//    |-- phrases.rs
//    |-- english/
//          |-- mod.rs
//          |-- greetings.rs
//          |-- farewells.rs
//    |-- chinese/
//          |-- mod.rs
//          |-- greetings.rs
//          |-- farewells.rs
//
pub mod english;    // 查找当前目录下的english.rs或者english目录下的mod.rs
pub mod chinese;    // 查找当前目录下的chinese.rs或者chinese目录下的mod.rs

// english/mod.rs
pub mod greetings;  // 查找当前目录下的greetings.rs或者greetings目录下的mod.rs
pub mod farewells;  // 查找当前目录下的farewells.rs或者farewells目录下的mod.rs
// english/greetings.rs
pub fn hello() {
    println!("Hello!");
}

pub fn hey_guies() {
    println!("Hey, guies!")
}

// english/farewells.rs
pub fn goodbye() {
    println!("Goodbye!")
}

pub fn see_you() {
    println!("See you!")
}

chinese模块我就不写了，类比english模块。

提升命名空间

编译器的机制决定，除了mod.rs外，每一个文件和目录都是一个模块。有时候我们只是想分拆文件，但是不想添加新的模块。编译器像个暴君一样，说：“在我的国家，不允许干这样的事儿。”

不过也不是没有变通的机制，pub use就是惯用手法。

// english/mod.rs

pub use self::greetings::hello;
pub use self::greetings::hey_guies;

pub mod greetings;
pub mod farewells;

english模块添加了两个pub use语句后，两个问候函数就提升到english空间中去了，我们可以用phrases::english::hello()来代替phrases::english::greetings::hello()。

总结

Rust Module就是命名空间，没别的意思
Rust编译器只接受一个源文件，输出一个crate
每一个crate都有一个匿名的根命名空间，命名空间可以无限嵌套
“mod mod-name { ... }“ 将大括号中的代码置于命名空间mod-name之下
“use mod-name1::mod-name2;" 可以打开命名空间，减少无休止的::操作符
“mod mod-name;“ 可以指导编译器将多个文件组装成一个文件
“pub use mod-nam1::mod-name2::item-name;“ 语句可以将mod-name2下的item-name提升到这条语句所在的空间，item-name通常是函数或者结构体。Rust社区通常用这个方法来缩短库API的命名空间深度
编译器规定use语句一定要在mod语句之前