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学习笔记十八——Rust 封装

news 2025/4/30 2:18:01

🧱 Rust 封装终极指南：结构体、模块、Trait、目录结构与模块引用

🧭 目录导航

什么是封装？Rust 的封装理念
Rust 的封装工具总览
模块（mod）和访问控制（pub）详解
结构体和枚举：封装数据
impl 和 self：封装行为
Trait：行为的抽象封装与多态实现
目录结构设计与模块引用
实战案例：带 Trait 的完整封装模块系统
总结：Rust 的封装哲学

1️⃣ 什么是封装？Rust 是怎么理解封装的？

封装的本质是：

将数据与操作它的方法组织在一起，并对外隐藏实现细节，只暴露对外接口。

Rust 提供了现代化、静态安全的封装机制，它不像 Java 有 class，但功能上实现了同样甚至更强的封装能力。

2️⃣ Rust 的封装工具总览

工具	功能	举例
`struct` / `enum`	封装一组字段	`struct User { name, password }`
`impl`	给数据添加方法	`impl User { fn login(&self) { ... } }`
`mod` + `pub`	封装逻辑模块 + 控制访问	`mod user;`, `pub fn login()`
`trait`	抽象行为、实现接口、多态封装	`trait Printable { fn print(&self); }`

3️⃣ 模块和 pub：控制访问边界

Rust 的模块系统是封装最重要的边界控制工具。

所有内容默认私有
用 pub 显式开放
模块和目录一一对应（mod.rs 或新写法 modname.rs + 子模块）

4️⃣ 结构体和枚举：封装数据

pub struct User {pub name: String,password: String, // 私有字段
}pub enum LoginStatus {Success,Failure(String),
}

struct 封装实体数据
enum 封装状态、结果、多种可能性

5️⃣ impl 和 self：封装方法与行为

impl User {pub fn new(name: &str, pwd: &str) -> Self {Self {name: name.to_string(),password: pwd.to_string(),}}pub fn check_password(&self, input: &str) -> bool {self.password == input}
}

6️⃣ Trait：封装行为的抽象方式

✅ 什么是 Trait？

Trait（特征）类似于 Java 的接口（interface）：

它定义了某种能力/行为的抽象
struct 或 enum 可以实现多个 trait
外部通过 trait 使用对象，无需关心具体类型

🧠 举个例子：定义一个能“打印”的 trait

pub trait Printable {fn print(&self);
}

实现 trait：

pub struct User {pub name: String,
}impl Printable for User {fn print(&self) {println!("User: {}", self.name);}
}

🛠 Trait 的用法和封装意义

隐藏内部结构，只暴露行为接口
支持多态：多个类型实现同一个 trait
实现解耦：代码依赖于 trait 而不是具体类型

✨ Trait 封装进模块

你可以将 trait 和实现都封装在模块里：

// user/traits.rs
pub trait Printable {fn print(&self);
}

// user/mod.rs
mod traits;
pub use traits::Printable;pub struct User {pub name: String,
}impl Printable for User {fn print(&self) {println!("User: {}", self.name);}
}

外部模块这样使用：

use user::{User, Printable};fn main() {let u = User { name: "Tom".to_string() };u.print(); // 调用 trait 方法
}

🧪 高级技巧：Trait 作为函数参数（多态）

fn show_info(item: &impl Printable) {item.print();
}

或更通用写法：

fn show_info<T: Printable>(item: &T) {item.print();
}

这样你就实现了“只看能力，不看具体类型”。

7️⃣ 模块系统与封装结构设计

项目结构举例（目录 + 封装 + trait）：

src/
├── main.rs
├── user/
│   ├── mod.rs
│   ├── model.rs      // 数据结构
│   ├── service.rs    // 行为逻辑
│   └── traits.rs     // trait 定义
├── order/
│   ├── mod.rs
│   └── db.rs
└── utils.rs

每个模块目录都包含一个 mod.rs，作为该模块的根，里面：

pub mod model;
pub mod service;
pub mod traits;pub use traits::*;
pub use model::User;

然后在 main.rs 中：

mod user;use user::{User, Printable};fn main() {let user = User::new("Alice");user.print();
}

🧠 8️⃣ 封装案例总结：Trait + 模块 + impl 的组合拳

内容	用途	封装表现
struct / enum	数据载体	私有字段保护数据不被外部访问
impl	方法实现	把行为挂在数据上
trait	抽象接口	通过能力驱动调用，不关心类型
mod / pub	模块组织	文件结构决定模块结构，pub 决定可访问性
目录结构	工程可维护性	按功能拆模块，模块拆 trait/model/service