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Rust 模块系统：控制作用域与私有性

模块（mod）是 Rust 组织代码的核心机制，用于封装代码、管理作用域和实现私有性控制。核心概念包括：模块声明、路径（paths）、pub 公开性 和 use 快捷引用。

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一、模块声明规则

1. 起点：Crate 根文件

   • 编译器从 crate 根文件开始编译：
     • 库 crate：src/lib.rs
     • 二进制 crate：src/main.rs

2. 声明模块的三种方式
   在 crate 根文件声明 mod garden; 时，编译器按顺序查找：

   • 内联代码：mod garden { /* 代码 */ }
   • 文件 src/garden.rs
   • 文件 src/garden/mod.rs

3. 子模块声明
   在非根文件（如 src/garden.rs）中声明子模块 mod vegetables; 时，查找位置：

   • 内联代码：mod vegetables { /* 代码 */ }
   • 文件 src/garden/vegetables.rs
   • 文件 src/garden/vegetables/mod.rs

文件结构示例

backyard
├── Cargo.toml
└── src├── garden│   └── vegetables.rs  // 子模块代码├── garden.rs         // 模块声明└── main.rs           // crate 根

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二、路径（Paths）访问规则

• 通过路径访问模块内项（如结构体、函数）：

  crate::garden::vegetables::Asparagus // 绝对路径
  

• 路径类型：
  • 绝对路径：从 crate 根开始
  • 相对路径：从 self（当前模块）或 super（父模块）开始

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三、私有性控制（pub 关键字）

1. 默认私有

   • 模块内项（函数/结构体等）默认 对父模块私有。
   • 子模块可访问父模块，但父模块不能访问子模块私有项。

2. 公开作用域

   pub mod garden {          // 公开模块pub mod vegetables {   // 公开子模块pub struct Asparagus; // 公开项}
   }
   

   • pub mod：使模块可从外部访问
   • pub 修饰项：使模块内的特定项公开

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四、use 关键字：简化路径

• 创建快捷方式避免重复长路径：

  use crate::garden::vegetables::Asparagus;
  fn main() {let plant = Asparagus; // 直接使用短名
  }
  

• 常用组合：

  use crate::garden::vegetables; // 引入模块，通过 vegetables::Asparagus 访问
  use crate::garden::vegetables::Asparagus as Veg; // 重命名
  

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五、模块树结构示例

代码示例（餐厅管理系统）：

// src/lib.rs
mod front_of_house {     // 模块pub mod hosting {     // 子模块（公开）pub fn add_to_waitlist() {} // 公开函数}
}

模块树结构：

crate
└── front_of_house└── hosting└── add_to_waitlist

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关键总结

机制	作用	示例
mod	声明模块	mod garden;
pub	公开模块或项	pub fn seat_at_table()
crate::	绝对路径起点	crate::garden::Asparagus
use	创建路径别名	use crate::garden;
文件系统映射	模块与文件自动关联	garden.rs → mod garden

模块系统通过文件路径映射和层级访问控制，实现了代码的高效组织与封装，是 Rust 安全性的重要基石。