Cargo 工作空间

ch14-03-cargo-workspaces.md
commit 7ddc28cfe0bfa6c531a6475c7fa41dfa66e8943c

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。

创建工作空间

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以便可以关注工作空间的结构。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。二进制项目会提供主要功能，并会依赖另两个库。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：

  1. $ mkdir add
  2. $ cd add

接着在 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

  1. [workspace]
  3. members = [
  4.     "adder",
  5. ]

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

  1. $ cargo new adder
  2.      Created binary (application) `adder` package

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：

  1. ├── Cargo.lock
  2. ├── Cargo.toml
  3. ├── adder
  4. │   ├── Cargo.toml
  5. │   └── src
  6. │       └── main.rs
  7. └── 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包

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

  1. [workspace]
  3. members = [
  4.     "adder",
  5.     "add_one",
  6. ]

接着新生成一个叫做 add-one 的库：

  1. $ cargo new add_one --lib
  2.      Created library `add_one` package

现在 add 目录应该有如下目录和文件：

  1. ├── Cargo.lock
  2. ├── Cargo.toml
  3. ├── add_one
  4. │   ├── Cargo.toml
  5. │   └── src
  6. │       └── lib.rs
  7. ├── adder
  8. │   ├── Cargo.toml
  9. │   └── src
  10. │       └── main.rs
  11. └── target

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

文件名: add-one/src/lib.rs

  1. pub fn add_one(x: i32) -> i32 {
  2.     x + 1
  3. }

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

  1. [dependencies]
  2. add_one = { path = "../add_one" }

cargo并不假定工作空间中的Crates会相互依赖，所以需要明确表明工作空间中 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 use 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

  1. use add_one;
  3. fn main() {
  4.     let num = 10;
  5.     println!(
  6.         "Hello, world! {} plus one is {}!",
  7.         num,
  8.         add_one::add_one(num)
  9.     );
  10. }

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

在 add 目录中运行 cargo build 来构建工作空间！

  1. $ cargo build
  2.    Compiling add_one v0.1.0 (file:///projects/add/add_one)
  3.    Compiling adder v0.1.0 (file:///projects/add/adder)
  4.     Finished dev [unoptimized + debuginfo] target(s) in 0.68s

为了在顶层 add 目录运行二进制 crate，可以通过 -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：

  1. $ cargo run -p adder
  2.     Finished dev [unoptimized + debuginfo] target(s) in 0.0s
  3.      Running `target/debug/adder`
  4. 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包

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.toml 和 add-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

  1. [dependencies]
  2. rand = "0.8.3"

现在就可以在 add-one/src/lib.rs 中增加 use 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：

  1. $ cargo build
  2.     Updating crates.io index
  3.   Downloaded rand v0.8.3
  4.    --snip--
  5.    Compiling rand v0.8.3
  6.    Compiling add_one v0.1.0 (file:///projects/add/add_one)
  7. warning: unused import: `rand`
  8.  --> add_one/src/lib.rs:1:5
  9.   |
  10. 1 | use rand;
  11.   |     ^^^^
  12.   |
  13.   = note: `#[warn(unused_imports)]` on by default
  15. warning: 1 warning emitted
  17.    Compiling adder v0.1.0 (file:///projects/add/adder)
  18.     Finished dev [unoptimized + debuginfo] target(s) in 10.18s

现在顶级的 Cargo.lock 包含了 add-one 的 rand 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 use rand;，会得到一个错误：

  1. $ cargo build
  2.   --snip--
  3.    Compiling adder v0.1.0 (file:///projects/add/adder)
  4. error[E0432]: unresolved import `rand`
  5.  --> adder/src/main.rs:2:5
  6.   |
  7. 2 | use rand;
  8.   |     ^^^^ no external 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.lock 中 adder 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

  1. pub fn add_one(x: i32) -> i32 {
  2.     x + 1
  3. }
  5. #[cfg(test)]
  6. mod tests {
  7.     use super::*;
  9.     #[test]
  10.     fn it_works() {
  11.         assert_eq!(3, add_one(2));
  12.     }
  13. }

在顶级 add 目录运行 cargo test：

  1. $ cargo test
  2.    Compiling add_one v0.1.0 (file:///projects/add/add_one)
  3.    Compiling adder v0.1.0 (file:///projects/add/adder)
  4.     Finished test [unoptimized + debuginfo] target(s) in 0.27s
  5.      Running target/debug/deps/add_one-f0253159197f7841
  7. running 1 test
  8. test tests::it_works ... ok
  10. test result: ok. 1 passed; 0 failed; 0 ignored; 0 measured; 0 filtered out; finished in 0.00s
  12.      Running target/debug/deps/adder-49979ff40686fa8e
  14. running 0 tests
  16. test result: ok. 0 passed; 0 failed; 0 ignored; 0 measured; 0 filtered out; finished in 0.00s
  18.    Doc-tests add_one
  20. running 0 tests
  22. test result: ok. 0 passed; 0 failed; 0 ignored; 0 measured; 0 filtered out; finished in 0.00s

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：

  1. $ cargo test -p add_one
  2.     Finished test [unoptimized + debuginfo] target(s) in 0.00s
  3.      Running target/debug/deps/add_one-b3235fea9a156f74
  5. running 1 test
  6. test tests::it_works ... ok
  8. test result: ok. 1 passed; 0 failed; 0 ignored; 0 measured; 0 filtered out; finished in 0.00s
  10.    Doc-tests add_one
  12. running 0 tests
  14. test result: ok. 0 passed; 0 failed; 0 ignored; 0 measured; 0 filtered out; finished in 0.00s

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 crates.io发布工作空间中的 crate，每一个工作空间中的 crate 需要单独发布。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。如果它们经常需要同时被修改的话，将 crate 保持在工作空间中更易于协调他们的改变。