3. 模块系统篇¶

对应章节：第7章（package / crate / module）。
本篇掌握项目的组织方式：库与二进制分离、模块拆分。

项目 7：几何计算器¶

目标：拆分库与二进制，用模块组织圆形、矩形、三角形计算。

创建项目¶

cargo new geometry
cd geometry

说明：本项目 bin 与 lib 同名（都叫 geometry），Cargo 会自动把 src/main.rs 作为二进制 crate、src/lib.rs 作为库 crate，并在二进制中识别库。lib 与 bin 同名会自动发现，无需额外配置。

功能要求¶

src/lib.rs：声明模块
src/circle.rs、src/rect.rs、src/triangle.rs：各形状实现
src/main.rs：调用库函数并打印结果

项目结构：
geometry/
├── Cargo.toml
└── src/
    ├── lib.rs        ← 库 crate 根，声明各模块
    ├── main.rs       ← 二进制 crate，使用库
    ├── circle.rs
    ├── rect.rs
    └── triangle.rs

知识点¶

知识点	说明
package / crate	项目与编译单元
`mod` 声明	模块系统
`pub`	公开可见性（默认私有）
lib + bin 共存	同名自动互认
`use geometry::circle;`	路径导入

代码¶

src/lib.rs：

// lib.rs 是库 crate 的根
// mod 声明告诉编译器"有这些模块"，会自动查找同名 .rs 文件
pub mod circle;
pub mod rect;
pub mod triangle;

src/circle.rs：

// std::f64::consts::PI：标准库圆周率常量，别手写 3.14
pub fn area(radius: f64) -> f64 {
    std::f64::consts::PI * radius * radius
}

pub fn circumference(radius: f64) -> f64 {
    2.0 * std::f64::consts::PI * radius
}

src/rect.rs：

pub fn area(width: f64, height: f64) -> f64 {
    width * height
}

pub fn perimeter(width: f64, height: f64) -> f64 {
    2.0 * (width + height)
}

src/triangle.rs：

pub fn area(base: f64, height: f64) -> f64 {
    base * height / 2.0
}

src/main.rs：

// 从库 crate（名 geometry）导入各模块
// 库和二进制同名时，二进制会自动把库作为依赖
use geometry::circle;
use geometry::rect;
use geometry::triangle;

fn main() {
    let r = 3.0;
    // 模块名::函数名 调用，路径清晰
    println!("圆：面积 {:.2}，周长 {:.2}",
             circle::area(r), circle::circumference(r));

    let (w, h) = (4.0, 5.0);
    println!("矩形：面积 {:.2}，周长 {:.2}",
             rect::area(w, h), rect::perimeter(w, h));

    println!("三角形：面积 {:.2}", triangle::area(6.0, 4.0));
}

运行¶

cargo run
# 圆：面积 28.27，周长 18.85
# 矩形：面积 20.00，周长 18.00
# 三角形：面积 12.00

注意事项¶

lib 与 bin 同名会自动发现：src/main.rs 是 bin，src/lib.rs 是 lib，两者名字相同（都叫 geometry），Cargo 自动让二进制识别库 crate。
模块默认私有：所有跨模块使用的东西都要 pub，否则编译报错。
use geometry::circle; 导入模块：然后 circle::area(...) 调用，路径清晰。
std::f64::consts::PI：标准库自带圆周率常量，别手写 3.14。

进阶：目录模块与 pub use 重导出¶

目录模块：三角形代码拆成目录 src/triangle/——mod.rs 是模块入口，helper.rs 是它的子模块
pub use 重导出：lib.rs 把深层路径"搬"到 crate 根，外部直接用 geometry::area_of_circle(...)
super / crate 相对路径：子模块里向上引用的两种写法实战
海伦公式：已知三边求面积，顺便练 .sqrt()
子命令 main：cargo run -- circle 5 按命令分发

src/lib.rs（circle.rs / rect.rs 不变）：

pub mod circle;
pub mod rect;
pub mod triangle;

// pub use 重导出：把内部路径映射成对外更短的路径
pub use circle::area as area_of_circle;
pub use circle::circumference as circumference_of_circle;
pub use rect::area as area_of_rectangle;
pub use rect::perimeter as perimeter_of_rectangle;
pub use triangle::area as area_of_triangle;
pub use triangle::perimeter as perimeter_of_triangle;

src/triangle/mod.rs（目录模块入口，不再是 triangle.rs）：

pub mod helper;

pub fn area(a: f64, b: f64, c: f64) -> f64 {
    // 海伦公式：s = 半周长，面积 = sqrt(s(s-a)(s-b)(s-c))
    let s = 0.5 * (a + b + c);
    (s * (s - a) * (s - b) * (s - c)).sqrt()
}

pub fn perimeter(a: f64, b: f64, c: f64) -> f64 {
    a + b + c
}

// super = 父模块，相对路径向上走一层
pub fn uses_super() -> f64 {
    super::area_of_circle(1.0)
}

src/triangle/helper.rs：

pub fn compare_with_circle(radius: f64) -> String {
    // crate:: 从 crate 根出发找 circle 模块
    let circle_area = crate::circle::area(radius);
    // super:: 从当前模块（triangle.helper）上跳到 triangle
    let tri_area = super::area(3.0, 4.0, 5.0);
    format!(
        "Circle area: {:.2}, Triangle area: {:.2}",
        circle_area, tri_area
    )
}