面试题：Rust 模块化设计下结构体及其关联函数的访问控制

Question

在 Rust 模块化编程中，假设存在一个结构体及其关联函数，如何通过合理的模块划分和访问控制（如 pub 关键字等），使得不同模块能够正确且安全地使用这些结构体和关联函数？请详细描述并给出代码示例，包含至少两个模块的设计。

Answer 1

模块划分与访问控制原理

在 Rust 中，通过 mod 关键字定义模块，使用 pub 关键字来控制结构体、函数等的可见性。要使不同模块能使用结构体及其关联函数，需将结构体和关联函数标记为 pub，并且确保模块路径正确。

代码示例

假设项目结构如下：

src/
├── main.rs
└── utils/
    └── mod.rs

utils/mod.rs

// 定义一个结构体，标记为pub使其可被外部模块访问
pub struct MyStruct {
    data: i32,
}

impl MyStruct {
    // 关联函数也标记为pub
    pub fn new(data: i32) -> Self {
        MyStruct { data }
    }

    pub fn get_data(&self) -> i32 {
        self.data
    }
}

main.rs

// 引入utils模块
mod utils;

fn main() {
    // 使用utils模块中的MyStruct结构体及其关联函数
    let my_struct = utils::MyStruct::new(42);
    println!("Data from MyStruct: {}", my_struct.get_data());
}

更复杂的多模块示例

假设项目结构如下：

src/
├── main.rs
├── utils/
│   ├── mod.rs
│   └── sub_utils/
│       └── mod.rs

utils/mod.rs

// 导出sub_utils模块
pub mod sub_utils;

// 定义一个结构体，标记为pub使其可被外部模块访问
pub struct MyStruct {
    data: i32,
}

impl MyStruct {
    // 关联函数也标记为pub
    pub fn new(data: i32) -> Self {
        MyStruct { data }
    }

    pub fn get_data(&self) -> i32 {
        self.data
    }
}

utils/sub_utils/mod.rs

use super::MyStruct;

pub fn use_my_struct() {
    let my_struct = MyStruct::new(10);
    println!("Data in sub_utils: {}", my_struct.get_data());
}

main.rs

mod utils;

fn main() {
    let my_struct = utils::MyStruct::new(42);
    println!("Data from MyStruct in main: {}", my_struct.get_data());

    utils::sub_utils::use_my_struct();
}

在上述示例中，MyStruct 及其关联函数通过 pub 关键字在不同模块间实现了正确且安全的访问。在复杂示例中，sub_utils 模块可以通过 super 关键字访问 utils 模块中的 MyStruct，而 main 函数可以访问 utils 模块及其子模块 sub_utils 中的功能。