Rust学习笔记 10：模块系统和包管理

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对应代码文件：src/bin/10_modules_packages.rs

运行命令：

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cargo run --bin lesson10_modules_packages

学习目标

模块系统用于组织代码、控制可见性和管理命名空间。Cargo 则负责构建、运行和包管理。

本项目把每节课放在 src/bin 下，并在 Cargo.toml 中声明多个 bin target。

  • 理解 package、crate、module 的基本区别。
  • 掌握 mod、pub、use 的用途。
  • 知道如何通过 Cargo 运行指定二进制示例。
  • 理解路径中的 crate、self、super 含义。

核心概念速查

术语 基本意思 本节用途
package 一个 Cargo 管理的项目。 通常由一个 Cargo.toml 描述。
crate Rust 编译单元。 可以是库 crate，也可以是二进制 crate。
module crate 内部的代码组织单元。 mod math 定义一个模块。
pub 公开可见性关键字。 没有 pub 的项默认只在当前模块及子模块内可见。
use 把路径引入当前作用域。 让长路径写起来更短。

完整源码

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// 一个文件内也可以定义模块，便于把相关代码分组。
mod math {
    pub fn add(a: i32, b: i32) -> i32 {
        a + b
    }

    pub mod stats {
        pub fn average(values: &[f64]) -> f64 {
            let sum: f64 = values.iter().sum();
            sum / values.len() as f64
        }
    }
}

// use 可以把路径引入当前作用域，减少重复书写。
use math::stats::average;

fn main() {
    let sum = math::add(2, 3);
    println!("模块函数 add: {sum}");

    let data = [80.0, 90.0, 100.0];
    println!("平均值: {}", average(&data));

    // 在真实项目中，Cargo.toml 描述 package，src/lib.rs 和 src/bin/*.rs 组织 crate。
    println!("本文件用内联 mod 演示模块，保持示例自包含。");
}

运行与观察

使用 cargo run --bin lesson10_modules_packages 可以只运行本节示例。

这里的 --bin 后面写的是 Cargo.toml 中声明的目标名，不是 .rs 文件名。文件名用于组织源码，bin 名用于 Cargo 运行。

建议初学时先直接运行，再修改一两行代码观察编译器提示。Rust 的错误信息通常会指出所有权、类型或借用规则哪里不满足。

逐段解读

内部模块

示例用 mod math 在单文件中定义模块，保持本节自包含。

公开函数

pub fn add 允许模块外部调用。

路径调用

math::add(2, 3) 通过模块路径访问函数。

use 简化路径

use crate::math::add; 后可以直接调用 add()。

专有词语详解

package

一个 Cargo 管理的项目。

通常由一个 Cargo.toml 描述。

crate

Rust 编译单元。

可以是库 crate，也可以是二进制 crate。

module

crate 内部的代码组织单元。

mod math 定义一个模块。

pub

公开可见性关键字。

没有 pub 的项默认只在当前模块及子模块内可见。

use

把路径引入当前作用域。

让长路径写起来更短。

初学者拓展

一个 package 可以包含多个二进制 crate。本项目每个 src/bin/*.rs 都是一个独立二进制。

mod 是声明模块。模块代码可以写在同一文件，也可以拆到独立文件。

pub 只公开当前项。结构体公开后，字段仍然默认私有，字段也要单独 pub。

use 不会改变所有权，也不会复制代码。它只是让路径在当前作用域更方便。

常见误区

  • 不要把 package、crate、module 混为一谈。它们处在不同组织层级。
  • 函数写了 pub，所在模块如果不可见，外部仍然访问不到。
  • use 引入同名项时可能冲突，需要使用别名 as。
  • 多个 src/bin 文件彼此独立，不能直接共享私有函数。共享代码通常放到库模块。

进阶练习与参考答案

练习 1：定义工具模块

要求：定义 utils 模块，公开 double 函数。

参考答案：

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mod utils {
    pub fn double(value: i32) -> i32 {
        value * 2
    }
}

fn main() {
    println!("{}", utils::double(21));
}

解释：pub 让模块外的 main 能调用 double。

练习 2：使用 use

要求：用 use 简化上题的调用路径。

参考答案：

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mod utils {
    pub fn double(value: i32) -> i32 {
        value * 2
    }
}

use utils::double;

fn main() {
    println!("{}", double(21));
}

解释：use utils::double 后，当前作用域可以直接写函数名。

练习 3：Cargo 运行指定目标

要求：写出运行第 10 节的命令。

参考答案：

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cargo run --bin lesson10_modules_packages

解释：--bin 后面跟的是 Cargo.toml 中声明的 bin 名，不是文件名。

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