面试题：Rust模块系统中的可见性规则及复杂应用

Rust模块系统可见性规则

pub关键字作用：在Rust中，pub关键字用于将结构体、函数、模块等项设置为公共的，即可以从定义它们的模块之外访问。默认情况下，Rust中的所有项（结构体、函数、模块等）都是私有的，只能在定义它们的模块内部访问。通过在项前加上pub，可以改变其可见性，允许外部代码访问。
结构体字段可见性：即使结构体被声明为pub，其字段默认也是私有的。要使结构体字段可被外部访问，每个字段都需要单独标记为pub。例如：

pub struct Point {
    pub x: i32,
    y: i32
}

在上述代码中，Point结构体是pub的，但只有x字段是可从外部访问的，y字段仍然是私有的。

模块架构设计示例

假设我们正在设计一个图形库graphic_lib，它有以下需求：

有一个shapes模块用于定义各种形状相关的结构体和函数。
shapes模块下有circle和rectangle子模块，分别处理圆形和矩形相关逻辑。
库内部有一个utils模块用于一些通用的工具函数，shapes模块下的子模块需要使用utils模块的功能，但utils模块不应该暴露给外部调用。
circle模块中的calculate_area函数需要暴露给外部调用，而rectangle模块中的private_helper_function函数只供rectangle模块内部使用。

// 顶级模块
pub mod shapes {
    // 导入utils模块，使其在shapes模块内可用
    mod utils; 

    // circle子模块
    pub mod circle {
        use super::utils::distance;

        // 定义Circle结构体并使其公共
        pub struct Circle {
            pub radius: f64,
        }

        // 定义calculate_area函数并使其公共
        pub fn calculate_area(circle: &Circle) -> f64 {
            std::f64::consts::PI * circle.radius * circle.radius
        }
    }

    // rectangle子模块
    pub mod rectangle {
        use super::utils::distance;

        // 定义Rectangle结构体并使其公共
        pub struct Rectangle {
            pub width: f64,
            pub height: f64,
        }

        // 定义private_helper_function函数，只供rectangle模块内部使用
        fn private_helper_function(rect: &Rectangle) -> f64 {
            rect.width * rect.height
        }

        // 定义calculate_area函数并使其公共
        pub fn calculate_area(rect: &Rectangle) -> f64 {
            private_helper_function(rect)
        }
    }
}

// utils模块，仅在库内部使用
mod utils {
    // 定义distance函数，供shapes模块下的子模块使用
    pub fn distance(x1: f64, x2: f64) -> f64 {
        (x1 - x2).abs()
    }
}

可见性设置说明

顶级模块：shapes模块被声明为pub，这样外部代码可以访问shapes模块及其子模块中的公共项。utils模块没有声明为pub，所以它对外部代码不可见。
子模块：circle和rectangle子模块在shapes模块下被声明为pub，外部代码可以访问它们的公共项。
结构体：Circle和Rectangle结构体在各自的子模块中被声明为pub，并且它们的部分字段也被声明为pub，这样外部代码可以访问这些结构体及其公共字段。
函数：circle模块中的calculate_area函数被声明为pub，可以被外部代码调用。rectangle模块中的private_helper_function函数没有声明为pub，只能在rectangle模块内部使用，而calculate_area函数是pub的，可被外部调用。
模块间访问：circle和rectangle子模块通过use super::utils::distance语句使用utils模块中的distance函数，因为distance函数被声明为pub，所以在shapes模块及其子模块内可访问。

面试题：Rust模块系统中的可见性规则及复杂应用

知识考点

面试题答案

Rust模块系统可见性规则

模块架构设计示例

可见性设置说明