rust package crates modules的使用

最后发布时间:2026-02-13 15:09:03 浏览量:

在 Rust 中，Package（包）、Crate（单元） 和 Module（模块） 是组织代码的三个核心概念。理解它们的关系对编写清晰、可维护的 Rust 项目至关重要。

🧩 一、基本定义与关系

概念	定义	说明
Crate	编译的基本单元	一个 crate 可以是一个库（lib）或可执行程序（bin）。编译器每次只编译一个 crate。
Package	一个或多个 crate 的集合 + `Cargo.toml`	一个 package 必须包含 1 个 `Cargo.toml`，最多包含 1 个 lib crate，可包含多个 bin crate。
Module	crate 内部的命名空间和作用域	用于组织代码、控制可见性（`pub`），可嵌套。

✅ 一句话总结：
一个 Package 包含一个或多个 Crates；一个 Crate 由 Modules 组成。

📦 二、Package 详解

✅ 创建一个 package

cargo new my-project        # 默认创建 bin package
cargo new --lib my-lib      # 创建 lib package

✅ `Cargo.toml` 决定 package 类型

Bin package（可执行）：

[package]
name = "my-app"
version = "0.1.0"

[[bin]]
name = "my-app"  # 对应 src/main.rs

Lib package（库）：

[package]
name = "my-lib"
version = "0.1.0"

[lib]
name = "my_lib"  # 对应 src/lib.rs

同时包含 lib 和 bin（常见于 CLI 工具库）：

my-package/
├── Cargo.toml
├── src/
│   ├── lib.rs    ← lib crate
│   └── main.rs   ← bin crate (name = package name)
└── src/bin/      ← 额外的可执行文件
      └── tool2.rs

🔸 一个 package 只能有一个 lib crate，但可以有多个 bin crate。

🧱 三、Crate 详解

每个 crate 有独立的根（root）：
- lib crate 的根是 src/lib.rs
- bin crate 的根是 src/main.rs 或 src/bin/*.rs
crate 是编译和链接的最小单位
当你 cargo build，Rust 会为每个 crate 生成一个 .rlib 或可执行文件。
外部依赖也是 crate
例如 serde、tokio 都是独立的 crates，通过 Cargo.toml 引入。

🗂️ 四、Module 详解

Module 用于 组织代码结构 和 控制访问权限。

1. 声明模块

// src/lib.rs 或 main.rs
mod network {
    pub fn connect() {
        println!("Connecting...");
    }

    fn private_helper() {} // 默认私有
}

2. 使用模块（路径）

fn main() {
    network::connect(); // ✅ 可访问 pub 函数
    // network::private_helper(); // ❌ 编译错误
}

3. 模块拆分为文件（推荐）

方式 A：单个文件

// src/network.rs
pub fn connect() { ... }

在 lib.rs 或 main.rs 中声明：

mod network; // 自动加载 src/network.rs

方式 B：模块目录（子模块）

src/
├── lib.rs
└── network/
    ├── mod.rs      ← 模块根
    ├── tcp.rs
    └── udp.rs

src/lib.rs:

mod network;

src/network/mod.rs:

pub mod tcp;
pub mod udp;

💡 从 Rust 2018 起，也可以不用 mod.rs，直接用 network.rs + network/tcp.rs，但传统方式更清晰。

🔑 五、可见性控制（`pub`）

语法	含义
`fn foo()`	私有（仅当前模块及子模块可访问）
`pub fn foo()`	公开（任何地方可访问）
`pub(crate) fn foo()`	在当前 crate 内公开
`pub(super) fn foo()`	对父模块公开
`pub(in path) fn foo()`	在指定路径内公开

示例：

mod outer {
    pub mod inner {
        pub(super) fn visible_to_outer() {}
        pub fn visible_everywhere() {}
    }
}

// outer::inner::visible_everywhere()  ✅
// outer::inner::visible_to_outer()   ✅（因为 outer 是 super）
// inner::visible_to_outer()          ❌（不在 outer 内）

🌐 六、使用外部 crate（依赖）

在 Cargo.toml 添加依赖：

[dependencies]
serde = "1.0"
rand = "0.8"

在代码中引入：

use serde::{Serialize, Deserialize};
use rand::Rng;

#[derive(Serialize)]
struct Point { x: i32, y: i32 }

外部 crate 默认以 crate 名作为根模块名（如 serde、rand）。

🧪 七、实战示例：完整项目结构

my-cli/
├── Cargo.toml
├── src/
│   ├── main.rs          // bin crate root
│   ├── lib.rs           // lib crate root
│   └── commands/
│       ├── mod.rs
│       ├── start.rs
│       └── stop.rs

Cargo.toml:

[package]
name = "my-cli"
version = "0.1.0"

[[bin]]
name = "my-cli"
path = "src/main.rs"

[lib]
name = "my_cli"
path = "src/lib.rs"

src/lib.rs:

pub mod commands;

src/commands/mod.rs:

pub mod start;
pub mod stop;

src/main.rs:

use my_cli::commands;

fn main() {
    commands::start::run();
}

✅ 总结：关键点速记

概念	关键点
Package	由 `Cargo.toml` 定义，包含 0 或 1 个 lib crate + 任意数量 bin crate
Crate	编译单元，lib 或 bin，是外部依赖的基本单位
Module	crate 内部的代码组织单元，控制作用域和可见性
文件映射	`mod foo;` → `foo.rs` 或 `foo/mod.rs`
可见性	默认私有，用 `pub` 控制公开范围