Cargo 工作空间

ch14-03-cargo-workspaces.md
commit a59537604248f2970e0831d5ead9f6fac2cdef84

第十二章中,我们构建一个包含二进制 crate 和库 crate 的包。你可能会发现,随着项目开发的深入,库 crate 持续增大,而你希望将其进一步拆分成多个库 crate。对于这种情况,Cargo 提供了一个叫 工作空间workspaces)的功能,它可以帮助我们管理多个相关的协同开发的包。

工作空间 是一系列共享同样的 Cargo.lock 和输出目录的包。让我们使用工作空间创建一个项目,这里采用常见的代码这样就可以关注工作空间的结构了。有多种组织工作空间的方式;我们将展示一个常用方法。我们的工作空间有一个二进制项目和两个库。二进制项目会提供作为命令行工具的主要功能,它会依赖另两个库。一个库会提供 add_one 方法而第二个会提供 add_two 方法。这三个 crate 将会是相同工作空间的一部分。让我们以新建工作空间目录开始:

$ mkdir add
$ cd add

在 add* 目录中,创建 Cargo.toml 文件。这个 Cargo.toml 文件配置了整个工作空间。它不会包含 [package] 或其他我们在 Cargo.toml 中见过的元信息。相反,它以 [workspace] 部分作为开始,并通过指定 adder 的路径来为工作空间增加成员,如下会加入二进制 crate:

文件名: Cargo.toml

[workspace]

members = [
    "adder",
]

接下来,在 add 目录运行 cargo new 新建 adder 二进制 crate:

$ cargo new --bin adder
     Created binary (application) `adder` project

到此为止,可以运行 cargo build 来构建工作空间。add 目录中的文件应该看起来像这样:

├── Cargo.lock
├── Cargo.toml
├── adder
│   ├── Cargo.toml
│   └── src
│       └── main.rs
└── target

工作空间在顶级目录有一个 target 目录;adder 并没有自己的 target 目录。即使进入 adder 目录运行 cargo build,构建结果也位于 add/target 而不是 add/adder/target。工作空间中的 crate 之间相互依赖。如果每个 crate 有其自己的 target 目录,为了在自己的 target 目录中生成构建结果,工作空间中的每一个 crate 都不得不相互重新编译其他 crate。通过共享一个 target 目录,工作空间可以避免其他 crate 多余的重复构建。

在工作空间中创建第二个 crate

接下来,让我们在工作空间中指定另一个成员 crate。这个 crate 位于 add-one 目录中,所以修改顶级 Cargo.toml 为也包含 add-one 路径:

文件名: Cargo.toml

[workspace]

members = [
    "adder",
    "add-one",
]

接着新生成一个叫做 add-one 的库:

$ cargo new add-one
     Created library `add-one` project

现在 add 目录应该有如下目录和文件:

├── Cargo.lock
├── Cargo.toml
├── add-one
│   ├── Cargo.toml
│   └── src
│       └── lib.rs
├── adder
│   ├── Cargo.toml
│   └── src
│       └── main.rs
└── target

add-one/src/lib.rs 文件中,增加一个 add_one 函数:

文件名: add-one/src/lib.rs


# #![allow(unused_variables)]
#fn main() {
pub fn add_one(x: i32) -> i32 {
    x + 1
}
#}

现在工作空间中有了一个库 crate,让 adder 依赖库 crate add-one。首先需要在 adder/Cargo.toml 文件中增加 add-one 作为路径依赖:

文件名: adder/Cargo.toml

[dependencies]

add-one = { path = "../add-one" }

工作空间中的 crate 不必相互依赖,所以仍需显式地表明工作空间中 crate 的依赖关系。

接下来,在 adder crate 中使用 add-one crate 的函数 add_one。打开 adder/src/main.rs 在顶部增加一行 extern crate 将新 add-one 库 crate 引入作用域。接着修改 main 函数来调用 add_one 函数,如示例 14-7 所示:

文件名: adder/src/main.rs

extern crate add_one;

fn main() {
    let num = 10;
    println!("Hello, world! {} plus one is {}!", num, add_one::add_one(num));
}

示例 14-7:在 adder crate 中使用 add-one 库 crate

add 目录中运行 cargo build 来构建工作空间!

$ cargo build
   Compiling add-one v0.1.0 (file:///projects/add/add-one)
   Compiling adder v0.1.0 (file:///projects/add/adder)
    Finished dev [unoptimized + debuginfo] target(s) in 0.68 secs

为了在顶层 add 目录运行二进制 crate,需要通过 -p 参数和包名称来运行 cargo run 指定工作空间中我们希望使用的包:

$ cargo run -p adder
    Finished dev [unoptimized + debuginfo] target(s) in 0.0 secs
     Running `target/debug/adder`
Hello, world! 10 plus one is 11!

这会运行 adder/src/main.rs 中的代码,其依赖 add-one crate

在工作空间中依赖外部 crate

还需注意的是工作空间只在根目录有一个 Cargo.lock,而不是在每一个 crate 目录都有 Cargo.lock。这确保了所有的 crate 都使用完全相同版本的依赖。如果在 Cargo.tomladd-one/Cargo.toml 中都增加 rand crate,则 Cargo 会将其都解析为同一版本并记录到唯一的 Cargo.lock 中。使得工作空间中的所有 crate 都使用相同的依赖意味着其中的 crate 都是相互兼容的。让我们在 add-one/Cargo.toml 中的 [dependencies] 部分增加 rand crate 以便能够在 add-one crate 中使用 rand crate:

文件名: add-one/Cargo.toml

[dependencies]

rand = "0.3.14"

现在就可以在 add-one/src/lib.rs 中增加 extern crate rand; 了,接着在 add 目录运行 cargo build 构建整个工作空间就会引入并编译 rand crate:

$ cargo build
    Updating registry `https://github.com/rust-lang/crates.io-index`
 Downloading rand v0.3.14
   --snip--
   Compiling rand v0.3.14
   Compiling add-one v0.1.0 (file:///projects/add/add-one)
   Compiling adder v0.1.0 (file:///projects/add/adder)
    Finished dev [unoptimized + debuginfo] target(s) in 10.18 secs

现在顶级的 Cargo.lock 包含了 add-onerand 依赖的信息。然而,即使 rand 被用于工作空间的某处,也不能在其他 crate 中使用它,除非也在他们的 Cargo.toml 中加入 rand。例如,如果在顶级的 adder crate 的 adder/src/main.rs 中增加 extern crate rand;,会得到一个错误:

$ cargo build
   Compiling adder v0.1.0 (file:///projects/add/adder)
error: use of unstable library feature 'rand': use `rand` from crates.io (see
issue #27703)
 --> adder/src/main.rs:1:1
  |
1 | extern crate rand;

为了修复这个错误,修改顶级 adder crate 的 Cargo.toml 来表明 rand 也是这个 crate 的依赖。构建 adder crate 会将 rand 加入到 Cargo.lockadder 的依赖列表中,但是这并不会下载 rand 的额外拷贝。Cargo 确保了工作空间中任何使用 rand 的 crate 都采用相同的版本。在整个工作空间中使用相同版本的 rand 节省了空间,因为这样就无需多个拷贝并确保了工作空间中的 crate 将是相互兼容的。

为工作空间增加测试

作为另一个提升,让我们为 add_one crate 中的 add_one::add_one 函数增加一个测试:

文件名: add-one/src/lib.rs


# #![allow(unused_variables)]
#fn main() {
pub fn add_one(x: i32) -> i32 {
    x + 1
}

#[cfg(test)]
mod tests {
    use super::*;

    #[test]
    fn it_works() {
        assert_eq!(3, add_one(2));
    }
}
#}

在顶级 add 目录运行 cargo test

$ cargo test
   Compiling add-one v0.1.0 (file:///projects/add/add-one)
   Compiling adder v0.1.0 (file:///projects/add/adder)
    Finished dev [unoptimized + debuginfo] target(s) in 0.27 secs
     Running target/debug/deps/add_one-f0253159197f7841

running 1 test
test tests::it_works ... ok

test result: ok. 1 passed; 0 failed; 0 ignored; 0 measured; 0 filtered out

     Running target/debug/deps/adder-f88af9d2cc175a5e

running 0 tests

test result: ok. 0 passed; 0 failed; 0 ignored; 0 measured; 0 filtered out

   Doc-tests add-one

running 0 tests

test result: ok. 0 passed; 0 failed; 0 ignored; 0 measured; 0 filtered out

输出的第一部分显示 add-one crate 的 it_works 测试通过了。下一个部分显示 adder crate 中找到了 0 个测试,最后一部分显示 add-one crate 中有 0 个文档测试。在像这样的工作空间结构中运行 cargo test 会运行工作空间中所有 crate 的测试。

也可以选择运行工作空间中特定 crate 的测试,通过在根目录使用 -p 参数并指定希望测试的 crate 名称:

$ cargo test -p add-one
    Finished dev [unoptimized + debuginfo] target(s) in 0.0 secs
     Running target/debug/deps/add_one-b3235fea9a156f74

running 1 test
test tests::it_works ... ok

test result: ok. 1 passed; 0 failed; 0 ignored; 0 measured; 0 filtered out

   Doc-tests add-one

running 0 tests

test result: ok. 0 passed; 0 failed; 0 ignored; 0 measured; 0 filtered out

输出显示了 cargo test 只运行了 add-one crate 的测试而没有运行 adder crate 的测试。

如果你选择向 https://crates.io/ 发布工作空间中的 crate,每一个工作空间中的 crate 将会单独发布。cargo publish 命令并没有 --all 或者 -p 参数,所以必须进入每一个 crate 的目录并运行 cargo publish 来发布工作空间中的每一个 crate。

现在尝试以类似 add-one crate 的方式向工作空间增加 add-two crate 来作为更多的练习!

随着项目增长,考虑使用工作空间:每一个更小的组件比一大块代码要容易理解。将 crate 保持在工作空间中更易于协调他们的改变,如果他们一起运行并经常需要同时被修改的话。