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# 使用use及受限可见性
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如果代码中，通篇都是`crate::front_of_house::hosting::add_to_waitlist`这样的函数调用形式，我不知道有谁会喜欢，也许靠代码行数赚工资的人会很喜欢，反正强迫症肯定受不了，而且悲伤的是程序员大多都有强迫症。。。
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因此我们需要一个办法来简化这种使用方式，在Rust中，可以使用`use`关键字把路径提前引入到当前作用域中，随后的调用就可以省略该路径，极大的简化了代码。
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## 基本引入方式
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在Rust中，引入模块中的项有两种方式：[绝对路径和相对路径](./module.md#用路径引用模块),这两者在前面章节都有讲过，就不再赘述，先来看看使用绝对路径的引入方式。
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#### 绝对路径引入模块
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```rust
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mod front_of_house {
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pub mod hosting {
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pub fn add_to_waitlist() {}
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}
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}
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use crate::front_of_house::hosting;
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pub fn eat_at_restaurant() {
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hosting::add_to_waitlist();
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hosting::add_to_waitlist();
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hosting::add_to_waitlist();
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}
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```
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这里，我们使用`use`和绝对路径的方式，将`hosting`模块引入到当前作用域中，然后只需通过`hosting::add_to_waitlist`的方式，即可调用目标模块中的函数，相比`crate::front_of_house::hosting::add_to_waitlist()`的方式要简单的多，那么还能更简单吗？
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#### 相对路径引入模块中的函数
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在下面代码中，我们不仅要使用相对路径进行引入，而且与上面引入`hosting`模块不同，直接引入该模块中的`add_to_waitlist`函数:
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```rust
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mod front_of_house {
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pub mod hosting {
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pub fn add_to_waitlist() {}
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}
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}
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use front_of_house::hosting::add_to_waitlist;
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pub fn eat_at_restaurant() {
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add_to_waitlist();
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add_to_waitlist();
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add_to_waitlist();
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}
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```
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很明显，三兄弟又变得更短了，不过，怎么觉得这句话怪怪的。。
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#### 引入模块还是函数
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从使用简洁性来说，引入函数自然是更甚一筹，但是在某些时候，引入模块会更好：
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- 需要引入同一个模块的多个函数
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- 作用域中存在同名函数
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在以上两种情况中, 使用`use front_of_house::hosting`引入模块要比`use front_of_house::hosting::add_to_waitlist;`引入函数更好。
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例如，如果想使用`HashMap`，那么直接引入该结构体是比引入模块更好的选择，因为在`collections`模块中，我们只需要使用一个`HashMap`结构体：
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```rust
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use std::collections::HashMap;
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fn main() {
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let mut map = HashMap::new();
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map.insert(1, 2);
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}
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```
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其实严格来说，对于引用方式并没有需要遵守的惯例，主要还是取决于你的喜好，不过我们建议：**优先使用最细粒度(引入函数、结构体等)的引用方式，如果引起了某种麻烦(例如前面两种情况)，再使用引入模块的方式**。
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## 避免同名引用
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根据上一章节的内容，我们只要保证同一个模块中不存在同名项就行，模块之间、包之间的同名，谁管的着谁啊，话虽如此，一起看看，如果遇到同名的情况该如何处理.
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#### 模块::函数
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```rust
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use std::fmt;
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use std::io;
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fn function1() -> fmt::Result {
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// --snip--
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}
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fn function2() -> io::Result<()> {
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// --snip--
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}
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```
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上面的例子给出了很好的解决方案，使用模块引入的方式，具体的`Result`通过`模块::Result`的方式进行调用。
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可以看出，避免同名冲突的关键，就是使用**父模块的方式来调用**，除此之外，还可以给予引入的项一个新的名称。
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#### `as`别名引用
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对于同名冲突问题，还可以使用`as`关键字来解决。它可以赋予引入项一个全新的名称：
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```rust
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use std::fmt::Result;
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use std::io::Result as IoResult;
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fn function1() -> Result {
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// --snip--
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}
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fn function2() -> IoResult<()> {
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// --snip--
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}
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```
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如上所示，首先通过`use std::io::Result`将`Result`引入到作用域，然后使用`as`给予它一个全新的名称`IoResult`，这样就不会再产生冲突:
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- `Result`代表`std::fmt::Result`
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- `IoResult`代表`std:io::Result`
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## 引入项再导出
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当外部的模块项`A`被引入到当前模块中时，它的可见性自动被设置为私有的，如果你允许其它外部代码引入我们模块中的`A`，那么可以对它进行再导出:
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```rust
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mod front_of_house {
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pub mod hosting {
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pub fn add_to_waitlist() {}
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}
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}
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pub use crate::front_of_house::hosting;
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pub fn eat_at_restaurant() {
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hosting::add_to_waitlist();
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|
hosting::add_to_waitlist();
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|
hosting::add_to_waitlist();
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|
}
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```
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如上，使用`pub use`即可实现。这里`use`代表引入`hosting`模块到当前作用域，`pub`表示将该引入的内容再度设置为可见。
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当你希望将内部的实现细节隐藏起来或者按照某个目的组织代码时，可以使用`pub use`再导出，例如统一使用一个模块来提供对外的API，那该模块就可以引入其它模块中的API，然后进行再导出，最终对于用户来说，所有的API都是由一个模块统一提供的。
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## 使用三方包
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之前我们一直在引入标准库模块或者自定义模块，现在来引入下三方包中的模块，关于如何引入外部依赖，我们在[Cargo入门](../../first-try/cargo.md#package配置段落)中就有讲，这里直接给出操作步骤:
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1. 修改Cargo.toml文件，在`[dependencies]`区域添加一行: `rand = "0.8.3"`
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2. 此时，如果你用的是`VSCode`和`rust-analyzer`插件，该插件会自动拉取该库，你可能需要等它完成后，再进行下一步(VSCODE左下角有提示)
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好了，此时，`rand`包已经被我们添加到依赖中，下一步就是在代码中使用：
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```rust
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use rand::Rng;
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fn main() {
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let secret_number = rand::thread_rng().gen_range(1..101);
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}
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```
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这里使用`use`引入了三方包`rand`中的`Rng`特征，因为我们需要调用的`gen_range`方法定义在该特征中。
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#### crates.io, lib.rs
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Rust社区已经为我们贡献了大量高质量的三方包，你可以在`crates.io`或者`lib.rs`中检索和使用，从目前来说查找包更推荐`lib.rs`，搜索功能更强大，内容展示也更加合理, 但是下载依赖包还是得用`crates.io`。
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你可以在网站上搜索`rand`包，看看它的文档使用方式是否和我们之前引入方式相一致: 在网上找到想要的包，然后将你想要的包和版本信息写入到`Cargo.toml`中。
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## 使用{}简化引入方式
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对于以下一行一行的引入方式:
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```rust
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use std::collections::HashMap;
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use std::collections::BTreeMap;
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use std::collections::HashSet;
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use std::cmp::Ordering;
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use std::io;
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```
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可以使用`{}`来一起引入进来，在大型项目中，使用这种方式来引入，可以减少大量`use`的使用：
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```rust
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use std::collections::{HashMap,BTreeMap,HashSet};
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use std::{cmp::Ordering, io};
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```
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对于下面的同时引入模块和模块中的项：
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```rust
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use std::io;
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|
use std::io::Write;
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```
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|
可以使用`{}`的方式进行简化:
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```rust
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use std::io::{self, Write};
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```
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#### self
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上面使用到了模块章节提到的`self`关键字，用来替代模块自身，结合上一节中的`self`，可以得出它在模块中的两个用途：
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- `use self::xxx`，表示加载当前模块中的`xxx`。此时`self`可省略
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- `use xxx::{self, yyy}`，表示，加载当前路径下模块`xxx`本身，以及模块`xxx`下的`yyy`；
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## 使用*引入模块下的所有项
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对于之前一行一行引入`std::collections`的方式，我们还可以使用
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```rust
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use std::collections::*;
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```
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以上这种方式来引入`std::collections`模块下的所有公共项，这些公共项自然包含了`HashMap`，`HashSet`等想手动引入的集合类型。
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当使用`*`来引入的时候要格外小心，因为你很难知道到底哪些被引入到了当前作用域中，有哪些会和你自己程序中的名称相冲突:
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```rust
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use std::collections::*;
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|
struct HashMap;
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fn main() {
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let mut v = HashMap::new();
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v.insert("a", 1);
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}
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```
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以上代码中，`std::collection::HashMap`被`*`引入到当前作用域，但是由于存在另一个同名的结构体，因此`HashMap::new`根本不存在，因为对于编译器来说，本地同名类型的优先级更高。
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在实际项目中，这种引用方式往往用于快速写测试代码，它可以把所有东西一次性引入到`tests`模块中。
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## 受限的可见性
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在上一节中，我们学习了[可见性](./module.md#代码可见性)这个概念，这也是模块体系中最为核心的概念，控制了模块中哪些内容可以被外部看见，但是在实际使用时，光被外面看到还不行，我们还想控制哪些人能看，这就是Rust提供的受限可见性。
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例如，在Rust中，包是一个模块树，我们可以通过`pub(crate) item;`这种方式来实现：`item`虽然是对外可见的，但是只在当前包内可见，外部包无法引用到该`item`。
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如果我们想要让某一项可以在整个包中都可以被使用，那么有两种办法：
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- 在包根中定义一个非`pub`类型的`X`(父模块的项对子模块都是可见的,因此包根中的项对模块树上的所有模块都可见)
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- 在子模块中定义一个`pub`类型的`Y`，同时通过`use`将其引入到包根
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```rust
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mod a {
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pub mod b {
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pub fn c() {
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println!("{:?}",crate::X);
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}
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#[derive(Debug)]
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pub struct Y;
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}
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}
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#[derive(Debug)]
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struct X;
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use a::b::Y;
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fn d() {
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|
println!("{:?}",Y);
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|
}
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```
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以上代码充分说明了之前两种办法的使用方式，但是有时我们会遇到这两种方法都不太好用的时候。例如希望对于某些特定的模块可见，但是对于其他模块又不可见:
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```rust
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// 目标: `a` 导出 `I`, `bar`, and `foo`, 其他的不导出
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pub mod a {
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pub const I: i32 = 3;
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fn semisecret(x: i32) -> i32 { use self::b::c::J; x + J }
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|
pub fn bar(z: i32) -> i32 { semisecret(I) * z }
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|
pub fn foo(y: i32) -> i32 { semisecret(I) + y }
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mod b {
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mod c {
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|
const J: i32 = 4;
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}
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|
}
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|
}
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```
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这段代码会报错，因为与父模块中的项对子模块可见相反，子模块中的项对父模块是不可见的。这里`a`->`b`->`c`形成了父子模块链，那`c`中的`J`自然对`a`模块不可见。
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如果使用之前的可见性方式，那么要保持`J`私有，同时让`a`继续使用`semisecret`函数的办法是将该函数移动到`c`模块中，然后用`pub use`进行再导出:
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```rust
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pub mod a {
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pub const I: i32 = 3;
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|
use self::b::semisecret;
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|
pub fn bar(z: i32) -> i32 { semisecret(I) * z }
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pub fn foo(y: i32) -> i32 { semisecret(I) + y }
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mod b {
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|
pub use self::c::semisecret;
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|
mod c {
|
|
|
const J: i32 = 4;
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|
|
pub fn semisecret(x: i32) -> i32 { x + J }
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|
|
}
|
|
|
}
|
|
|
}
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|
```
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这段代码说实话问题不大，但是有些破坏了我们之前的逻辑，如果想保持代码逻辑，同时又只让`J`在`a`内可见怎么办？
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```rust
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|
pub mod a {
|
|
|
pub const I: i32 = 3;
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|
fn semisecret(x: i32) -> i32 { use self::b::c::J; x + J }
|
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|
|
pub fn bar(z: i32) -> i32 { semisecret(I) * z }
|
|
|
pub fn foo(y: i32) -> i32 { semisecret(I) + y }
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|
mod b {
|
|
|
pub(in crate::a) mod c {
|
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|
pub(in crate::a) const J: i32 = 4;
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|
|
}
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|
|
}
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|
|
}
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|
```
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|
通过`pub(in crate::a)`的方式，我们指定了模块`c`和常量`J`的可见范围都是`a`模块中，`a`之外的模块是完全访问不到它们的。
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#### 限制可见性语法
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`pub(crate)`或`pub(in crate::a)`就是限制可见性语法, 前者是限制在整个包内可见，后者是通过绝对路径，限制在包内的某个模块内可见，总结一下：
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- `pub`意味着可见性无任何限制
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- `pub(crate)`, 表示在当前包可见
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- `pub(self)`, 在当前模块可见
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- `pub(super)`,在父模块可见
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- `pub(in <path>)`, 表示在某个路径代表的模块中可见, `path`必须是父模块或者祖先模块
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#### 一个综合例子
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```rust
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// 一个名为 `my_mod` 的模块
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mod my_mod {
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// 模块中的项默认具有私有的可见性
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fn private_function() {
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|
|
println!("called `my_mod::private_function()`");
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|
}
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|
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|
// 使用 `pub` 修饰语来改变默认可见性。
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|
pub fn function() {
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|
|
println!("called `my_mod::function()`");
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|
}
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|
// 在同一模块中，项可以访问其它项，即使它是私有的。
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pub fn indirect_access() {
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|
print!("called `my_mod::indirect_access()`, that\n> ");
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|
private_function();
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|
}
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|
// 模块也可以嵌套
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pub mod nested {
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pub fn function() {
|
|
|
println!("called `my_mod::nested::function()`");
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|
|
}
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|
|
#[allow(dead_code)]
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fn private_function() {
|
|
|
println!("called `my_mod::nested::private_function()`");
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|
|
}
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|
// 使用 `pub(in path)` 语法定义的函数只在给定的路径中可见。
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// `path` 必须是父模块（parent module）或祖先模块（ancestor module）
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|
pub(in crate::my_mod) fn public_function_in_my_mod() {
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|
print!("called `my_mod::nested::public_function_in_my_mod()`, that\n > ");
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|
public_function_in_nested()
|
|
|
}
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|
// 使用 `pub(self)` 语法定义的函数则只在当前模块中可见。
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pub(self) fn public_function_in_nested() {
|
|
|
println!("called `my_mod::nested::public_function_in_nested");
|
|
|
}
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|
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|
|
// 使用 `pub(super)` 语法定义的函数只在父模块中可见。
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|
pub(super) fn public_function_in_super_mod() {
|
|
|
println!("called my_mod::nested::public_function_in_super_mod");
|
|
|
}
|
|
|
}
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|
|
|
|
|
pub fn call_public_function_in_my_mod() {
|
|
|
print!("called `my_mod::call_public_funcion_in_my_mod()`, that\n> ");
|
|
|
nested::public_function_in_my_mod();
|
|
|
print!("> ");
|
|
|
nested::public_function_in_super_mod();
|
|
|
}
|
|
|
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|
// `pub(crate)` 使得函数只在当前包中可见
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|
pub(crate) fn public_function_in_crate() {
|
|
|
println!("called `my_mod::public_function_in_crate()");
|
|
|
}
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|
// 嵌套模块的可见性遵循相同的规则
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mod private_nested {
|
|
|
#[allow(dead_code)]
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|
pub fn function() {
|
|
|
println!("called `my_mod::private_nested::function()`");
|
|
|
}
|
|
|
}
|
|
|
}
|
|
|
|
|
|
fn function() {
|
|
|
println!("called `function()`");
|
|
|
}
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|
fn main() {
|
|
|
// 模块机制消除了相同名字的项之间的歧义。
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|
function();
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|
my_mod::function();
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// 公有项，包括嵌套模块内的，都可以在父模块外部访问。
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|
my_mod::indirect_access();
|
|
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my_mod::nested::function();
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|
|
my_mod::call_public_function_in_my_mod();
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// pub(crate) 项可以在同一个 crate 中的任何地方访问
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my_mod::public_function_in_crate();
|
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// pub(in path) 项只能在指定的模块中访问
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|
// 报错！函数 `public_function_in_my_mod` 是私有的
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//my_mod::nested::public_function_in_my_mod();
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|
// 试一试 ^ 取消该行的注释
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// 模块的私有项不能直接访问，即便它是嵌套在公有模块内部的
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// 报错！`private_function` 是私有的
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|
|
//my_mod::private_function();
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// 试一试 ^ 取消此行注释
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// 报错！`private_function` 是私有的
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//my_mod::nested::private_function();
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// 试一试 ^ 取消此行的注释
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// Error! `private_nested` is a private module
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//my_mod::private_nested::function();
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// 试一试 ^ 取消此行的注释
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}
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```
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