Rust套件版本控制與相依性管理

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Cargo 使用語義化版本控制原則，並針對 0.x 版本號有特殊處理。Cargo 預設允許版本號彈性，避免版本衝突導致編譯失敗。Cargo.lock 檔案記錄專案使用的每個套件的確切版本，確保構建一致性。更新套件版本需要修改 Cargo.toml 或執行 cargo update 指令。釋出 crate 到 crates.io 需要使用 cargo package 指令建立套件檔案，並在 Cargo.toml 中新增必要的元資料，例如授權條款、首頁和儲存函式庫資訊。大型專案可以利用 Cargo 工作空間分享建置目錄和 Cargo.lock 檔案，節省編譯時間和磁碟空間。Rust 社群也提供了許多額外工具，例如自動檔案生成和託管、持續整合服務，以及 README.md 檔案生成工具，提升 Rust 開發效率。

版本控制與相依性管理

在Rust的套件管理系統Cargo中，版本控制扮演著至關重要的角色。當你在Cargo.toml檔案中指定一個套件的版本時，Cargo會根據特定的相容性規則來選擇合適的版本。

版本相容性規則

Cargo的版本相容性規則根據語義化版本控制（Semantic Versioning）的原則，但有一些特別的處理方式：

  • 以0.0開頭的版本號被視為極度不穩定，Cargo不會認為它與其他版本相容。
  • 以0.x開頭的版本號（其中x非零）被視為與同一系列的其他點發行版本相容。例如，指定image = "0.6.1"，Cargo可能會使用0.6.3版本。
  • 當一個專案達到1.0版本後，只有新的主要版本才會破壞相容性。因此，如果你指定version = "2.0.1"，Cargo可能會使用2.17.99版本，但不會使用3.0版本。

相依性版本的彈性

預設情況下，Cargo允許版本號具有一定的彈性，以避免因版本衝突而導致專案無法編譯。例如，如果兩個函式庫libA和libB分別依賴於不同版本的num套件（例如0.1.31和0.1.29），如果版本號要求完全匹配，那麼任何專案都無法同時使用這兩個函式庫。

版本指定運算元

為了滿足不同的需求，Cargo提供了多種版本指定運算元：

| 版本指定 | 說明 | |

– |

| | image = "=0.10.0" | 只使用確切的0.10.0版本 | | image = ">=1.0.5" | 使用1.0.5或任何更高的版本（甚至是2.9） | | image = ">1.0.5 <1.1.9" | 使用高於1.0.5但低於1.1.9的版本 | | image = "<=2.7.10" | 使用任何低於或等於2.7.10的版本 | | image = "*" | 使用任何版本，直到其他地方有更具體的約束 |

Cargo.lock檔案

為了避免在每次構建時都升級到最新的套件版本，Cargo會在第一次構建專案時生成一個Cargo.lock檔案，記錄所使用的每個套件的確切版本。後續的構建將參考這個檔案，使用相同的版本。

只有當你手動更新了Cargo.toml中的版本號，或執行了cargo update指令，Cargo才會升級到新的相容版本。

$ cargo update
Updating registry `https://github.com/rust-lang/crates.io-index`
Updating libc v0.2.7 -> v0.2.11
Updating png v0.4.2 -> v0.4.3

對於可執行的專案，應該將Cargo.lock檔案提交到版本控制系統，以確保所有開發者使用相同的依賴版本。

釋出Crate到crates.io

當你決定將自己的函式庫釋出為開源軟體時，可以使用cargo package指令建立一個包含所有原始碼檔案和Cargo.toml的套件檔案。

$ cargo package
warning: manifest has no description, license, license-file, documentation,
homepage or repository. See http://doc.crates.io/manifest.html#package-metadata
for more info.
Packaging fern_sim v0.1.0 (file:///.../fern_sim)
Verifying fern_sim v0.1.0 (file:///.../fern_sim)
Compiling fern_sim v0.1.0 (file:///.../fern_sim/target/package/fern_sim-0.1.0)

為了避免警告，你需要在Cargo.toml中新增一些元資料，例如授權條款、首頁和儲存函式庫資訊。

[package]
name = "fern_sim"
version = "0.1.0"
authors = ["You <you@example.com>"]
license = "MIT"
homepage = "https://fernsim.example.com/"
repository = "https://gitlair.com/sporeador/fern_sim"
documentation = "http://fernsim.example.com/docs"
description = """
Fern simulation library.
"""

內容解密：

  • cargo package指令：用於建立一個包含所有原始碼檔案和Cargo.toml的套件檔案，以便釋出到crates.io。
  • Cargo.toml中的[package]區段：包含了函式庫的元資料，如名稱、版本、作者、授權條款等。
  • 釋出Crate的流程：首先使用cargo package建立套件檔案，然後可以將其上傳到crates.io與他人分享。

Rust 結構體詳解：從基礎到進階

Rust 的結構體（structs）是一種用於將多個不同型別的值組合成單一值的資料結構，類別似於 C 和 C++ 中的 struct，Python 中的類別（classes），以及 JavaScript 中的物件（objects）。結構體允許開發者以單元的形式處理多個值，並且可以讀取和修改其個別元件。此外，結構體還可以擁有與其相關聯的方法，用於操作其元件。

結構體的種類別

Rust 提供了三種結構體型別：具名欄位（named-field）、元組式（tuple-like）和單元式（unit-like）結構體。它們的主要區別在於如何參照其元件。

  1. 具名欄位結構體：每個元件都有名稱。
  2. 元組式結構體：元件由其出現順序標識。
  3. 單元式結構體：沒有任何元件。

本章節將詳細介紹每種型別的結構體，並展示它們在記憶體中的表現形式。同時，我們還將介紹如何為結構體新增方法、定義可與多種元件型別配合使用的泛型結構體型別，以及如何要求 Rust 自動為您的結構體生成常見且有用的特徵實作。

具名欄位結構體

具名欄位結構體的定義如下所示：

/// 八位元灰階畫素的矩形。
struct GrayscaleMap {
    pixels: Vec<u8>,
    size: (usize, usize)
}

內容解密：

  • struct GrayscaleMap 定義了一個名為 GrayscaleMap 的結構體。
  • pixels: Vec<u8> 表示一個包含八位元無符號整數的向量，用於儲存畫素資料。
  • size: (usize, usize) 是一個元組，包含兩個 usize 型別的值，分別代表灰階圖的寬度和高度。

這種結構體允許開發者以 GrayscaleMap 為單位進行操作，同時能夠存取和修改其 pixels 和 size 元件。

發布 Crates 到 crates.io

在討論結構體之前，我們先簡要回顧如何發布 Rust 的程式函式庫（crate）到 crates.io。當您準備好發布您的 crate 時，需要確保 Cargo.toml 檔案正確無誤。特別是，如果您的 crate 依賴其他位於本地路徑的 crate，您需要將這些依賴改為指定版本號碼，以確保其他使用者能夠成功編譯您的 crate。

image = "0.6.1"

或者，您可以同時指定本地路徑和版本號碼：

image = { path = "vendor/image", version = "0.6.1" }

發布前，請登入 crates.io 取得 API 金鑰，並使用 cargo publish 命令上傳您的 crate。

工作空間（Workspaces）

當您的專案不斷增長，包含多個 crate 時，可以使用 Cargo 工作空間來節省編譯時間和磁碟空間。工作空間是一組分享相同建置目錄和 Cargo.lock 檔案的 crate。

要在專案根目錄下建立工作空間，請建立一個 Cargo.toml 檔案，內容如下：

[workspace]
members = ["fern_sim", "fern_img", "fern_video"]

刪除子目錄中的 Cargo.lock 檔案和 target 目錄後，使用 cargo build --all 命令即可建置工作空間中的所有 crate。

更多實用功能

Rust 社群提供了許多額外的便利功能，例如：

  • 自動在 docs.rs 上生成和託管您的 crate 檔案。
  • 使用 Travis CI 在每次推播到 GitHub 時自動建置和測試您的程式碼。
  • 利用第三方 Cargo 外掛程式從 crate 的頂層檔案註解生成 README.md 檔案。

這些工具和社群資源進一步提升了 Rust 在支援大型專案方面的能力。

結語

Rust 的結構體提供了一種靈活的方式來組織和管理複雜的資料。透過瞭解不同型別的結構體及其應用場景，開發者可以更有效地利用 Rust 進行系統程式設計。同時，Cargo 和 crates.io 的使用使得程式函式庫的管理和分享變得更加容易。結合 Rust 社群提供的各種工具和資源，開發者能夠更好地構建和維護大型專案。

Rust 結構體詳解

Rust 語言提供了多種自定義資料結構的方式，其中最基本且最常用的是結構體（Struct）。結構體允許開發者將多個不同型別的變陣列合成一個單一的實體，從而更好地組織和管理程式碼中的資料。

命名欄位結構體

在 Rust 中，結構體可以定義為具有命名欄位的形式，這種形式被稱為命名欄位結構體。例如：

pub struct GrayscaleMap {
    pub pixels: Vec<u8>,
    pub size: (usize, usize)
}

上述程式碼定義了一個名為 GrayscaleMap 的結構體，用於表示一個灰階影像。其中包含兩個公開的欄位：pixels 和 size。pixels 欄位是一個向量，用於儲存影像的畫素資料，而 size 欄位則是一個元組，用於儲存影像的寬度和高度。

內容解密：

  1. pub struct GrayscaleMap：宣告一個名為 GrayscaleMap 的公開結構體，可以在其他模組中被存取。
  2. pub pixels: Vec<u8>：定義一個名為 pixels 的公開欄位，其型別為 Vec<u8>，用於儲存灰階畫素值。
  3. pub size: (usize, usize)：定義一個名為 size 的公開欄位，其型別為 (usize, usize)，用於儲存影像的寬度和高度。

建立 GrayscaleMap 的例項可以透過結構體表示式來完成，如下所示：

let width = 1024;
let height = 576;
let image = GrayscaleMap {
    pixels: vec![0; width * height],
    size: (width, height)
};

內容解密：

  1. let image = GrayscaleMap { ... }：使用結構體表示式建立一個 GrayscaleMap 例項。
  2. pixels: vec![0; width * height]：初始化 pixels 欄位，建立一個大小為 width * height 的向量，並將所有元素初始化為 0。
  3. size: (width, height)：初始化 size 欄位，將影像的寬度和高度儲存為一個元組。

Rust 也提供了簡化的語法來建立結構體例項，當欄位名稱與變數名稱相同時，可以省略欄位名稱，如下所示：

fn new_map(size: (usize, usize), pixels: Vec<u8>) -> GrayscaleMap {
    assert_eq!(pixels.len(), size.0 * size.1);
    GrayscaleMap { pixels, size }
}

內容解密：

  1. GrayscaleMap { pixels, size }：簡化的結構體表示式，等同於 GrayscaleMap { pixels: pixels, size: size }。
  2. assert_eq!(pixels.len(), size.0 * size.1)：檢查 pixels 向量的長度是否與影像的大小相符。

元組結構體

除了命名欄位結構體之外，Rust 還支援元組結構體（Tuple-Like Struct），其定義方式類別似於元組。例如：

struct Bounds(usize, usize);

建立元組結構體的例項與建立元組類別似，需要指定結構體的名稱：

let image_bounds = Bounds(1024, 768);

存取元組結構體的元素可以使用 . 運算元，就像存取元組的元素一樣：

assert_eq!(image_bounds.0 * image_bounds.1, 786432);

內容解密：

  1. struct Bounds(usize, usize)：定義一個名為 Bounds 的元組結構體，包含兩個 usize 型別的元素。
  2. let image_bounds = Bounds(1024, 768)：建立一個 Bounds 例項，儲存影像的邊界。
  3. image_bounds.0 和 image_bounds.1：存取 Bounds 例項的元素，分別代表寬度和高度。

元組結構體的元素可以設定為公開或私有，具體取決於需求。例如：

pub struct Bounds(pub usize, pub usize);

這種情況下，Bounds 的元素都是公開的，可以直接被存取。

使用其他結構體初始化新結構體例項

在建立新結構體例項時，可以使用另一個相同型別的結構體來初始化部分欄位。例如，在定義一個掃帚（Broom）結構體時，可以透過複製另一個掃帚的部分屬性來建立新的掃帚例項：

struct Broom {
    name: String,
    height: u32,
    health: u32,
    position: (f32, f32, f32),
    intent: BroomIntent
}

fn chop(b: Broom) -> (Broom, Broom) {
    let mut broom1 = Broom { height: b.height / 2, .. b };
    let mut broom2 = Broom { name: broom1.name.clone(), .. broom1 };
    broom1.name.push_str(" I");
    broom2.name.push_str(" II");
    (broom1, broom2)
}

內容解密：

  1. let mut broom1 = Broom { height: b.height / 2, .. b }：使用另一個 Broom 例項 b 初始化 broom1，並修改其 height 欄位。
  2. let mut broom2 = Broom { name: broom1.name.clone(), .. broom1 }：使用 broom1 初始化 broom2，並克隆 name 欄位以避免所有權轉移。
  3. broom1.name.push_str(" I") 和 broom2.name.push_str(" II")：修改兩個新掃帚的名字，以區分它們。
玄貓 BlackCat

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技術愛好者，專注於分享程式開發、雲端技術與 AI 應用的心得體會。