1 tháng học Rust - Packages, Crates và Modules

Vấn đề

Trong mỗi ngôn ngữ lập trình, có một thứ không kém phần quan trọng đó chính là trình quản lý gói. Lấy ví dụ như JavaScript thì đã quá quen thuộc với npm - một công cụ cho phép tải và chia sẻ rất nhiều thư viện tiện ích. Tại đây, lập trình viên đóng góp và sử dụng packages có ở đây để đẩy nhanh quá trình phát triển sản phẩm.

Trong Rust, cargo là công cụ có chức năng tương tự như npm, nó cũng cho phép chia sẻ và tải về các gói, tuy nhiên cách sử dụng thì có phần khác nhau. Vì thế bài viết ngày hôm nay chúng ta sẽ cùng nhau tìm hiểu về các thành phần cơ bản, modules và công cụ quản lý cargo này nhé!

Packages và Crates

Rust cung cấp 2 khái niệm là Crates và packages để đồng nhất quan niệm. Hiểu đơn giản Crates là một file hay một tệp mã nguồn duy nhất, trong khi packages lại là tập hợp của nhiều Crates.

cargo là trình quản lý packages được tích hợp trong Rust, nó có chức năng tương tự như npm của Node. Điều đó có nghĩa là chúng ta tạo, thêm, xóa… các packages một cách dễ dàng.

Cú pháp để tạo ra một package:

$ cargo new my-project

Một thư mục my-project được tạo ra và hãy xem nó có gì bên trong.

$ ls my-project
Cargo.toml
src

Trong thư mục src có chứa một tệp main.rs, cũng chính là nơi chứa mã thực thi. Cargo.toml lưu lại nhiều thông tin củamy-project như tên, các gói phụ thuộc… có chứ năng tương tự như package.json trong dự án JS/Node.

Để khởi chạy, chúng ta sử dụng lệnh cargo run.

$ cargo run
   Compiling my-project v0.1.0 (/Users/hoaitx/my-project)
    Finished dev [unoptimized + debuginfo] target(s) in 0.81s
     Running `target/debug/my-project`
Hello, world!

Modules

Nếu như trong JavaScript hay Node.js chúng ta có thể nhập/xuất module bằng các cú pháp quen thuộc như import/export hay require, tách các logic liên quan ra một file riêng biệt để tái sử dụng thì trong Rust cũng gần giống như thế và cũng có sự khác biệt khá lớn.

Để hiểu đơn giản, hãy coi như một file .rs là một module trong Rust. Khi khai báo module mymodule trong src/main.rs, tức là chúng ta đang “tuyên bố” với Rust là tôi sẽ sử dụng module này module này…

pub mod mymodule;

fn main() {
    ...
}

Khi đó, Rust sẽ tìm vị trí mymodule của bạn ở các nơi sau:

• Nội tuyến, tức là trong cùng một file mà bạn khai báo module (ở đây là main.rs).
• Trong tệp src/mymodule.rs (Rust các phiên bản mới).
• Trong tệp src/mymodule/mod.rs (Các phiên bản cũ hơn, tuy nhiên vẫn được hỗ trợ).

Giả sử chúng ta viết mã cho mymodule, hãy đi qua từng cách.

1, Nội tuyến

pub mod mymodule {
    pub fn hello() {
        println!("Hello, world!");
    }
}

fn main() {
    mymodule::hello();
}

2, Trong file src/mymodule.rs

File src/mymodule.rs:

pub fn hello() {
    println!("Hello, world!");
}

File src/main.rs

pub mod mymodule;

fn main() {
    mymodule::hello();
}

Cách khai báo này có phần lạ lẫm với JS/Node thông thường, cần gì thì xuất ra (export), dùng gì thì nhập vào (import), thì với Rust, module được “tuyên bố” sử dụng và Rust sẽ tự tìm kiếm module thông qua các vị trí đã liệt kê bên trên.

Chúng ta còn có thể khai báo module trong module. Ví dụ thêm 1 sub module mysubmodule vào src/mymodule.rs:

pub mod mysubmodule {
    pub fn sub_hello() {
        println!("Hello, world!");
    }
}

pub fn hello() {
    println!("Hello, world!");
}

Khi đó trong src/main.rs sử dụng:

pub mod mymodule;

fn main() {
    mymodule::hello();
    mymodule::mysubmodule::sub_hello();
}

Nếu để ý, bạn sẽ thấy cú pháp để truy cập vào các sub module là ::, suy ra nếu càng nhiều sub, đường dẫn càng dài. Vì thế để rút gọn code, Rust cung cấp cú pháp use để giảm trùng lặp mã.

Trong file src/main.rs:

pub mod mymodule;

use mymodule::mysubmodule;

fn main() {
    mymodule::hello();
    mysubmodule::sub_hello();
}

use mymodule::mysubmodule đã rút gọn cú pháp gọi sub_hello() xuống, nếu muốn rút gọn nữa, chúng ta cứ tiếp tục truy cập sâu vào sub ở trong lệnh use.

Modules được khai báo bằng đường dẫn tuyệt đối hoặc tương đối. Tuyệt đối khi bắt đầu với crate, còn tương đối thì không. Khi sử dụng đường dẫn tuyệt đối, vị trí xuất phát của nó là từ src, còn với tương đối là ở ngay vị trí sử dụng.

mod front_of_house {
    pub mod hosting {
        fn add_to_waitlist() {}
    }
}

pub fn eat_at_restaurant() {
    // đường dẫn tuyệt đối
    crate::front_of_house::hosting::add_to_waitlist();

    // đường dẫn tương đối
    front_of_house::hosting::add_to_waitlist();
}

Chúng ta thấy ở trong hàm eat_at_restaurant, có 2 cách để gọi ra hàm add_to_waitlist ở trong modules có tên là front_of_house. Trong khi đường dẫn tuyệt đối cần khai báo thêm create khiến mã trở nên dài hơn một chút so với đường dẫn tương đối bắt đầu từ ngay việc gọi vào modules front_of_house. Việc lựa chọn đường dẫn tuyệt đối hay tương đối hoàn toàn phụ thuộc vào cách làm việc của mỗi người.

Cũng trong đường dẫn tương đối, có thêm cú pháp super để “quay ra” gọi hàm trong modules khác.

fn deliver_order() {}

mod back_of_house {
    fn fix_incorrect_order() {
        cook_order();
        super::deliver_order();
    }

    fn cook_order() {}
}

Có một điều thú vị về modules ở trong Rust đó chính là các modules được tuyên bố sử dụng ngay từ đầu sẽ được truy cập trong toàn bộ dự án ở các nơi khác nhau. Nó không giống với cú pháp nhập/xuất modules mà bạn có thể đã thấy trong các ngôn ngữ lập trình khác. Lấy ví dụ trong JavaScript, để gọi cùng một modules ở nhiều chỗ hay nhiều file khác nhau, chúng ta cần thực hiện thao tác import nhiều lần. Nhưng với Rust thì không.

Để dễ hình dung hơn, tôi tạo tiếp một module có tên là myothermodule ở trong src/myothermodule.rs, ngay lập tức từ đây cũng có thể gọi hàm trong src/mymodule.rs bằng super.

# file src/myothermodule.rs

pub fn call_mymodule() {
  super::mymodule::hello();
}

crates.io là nơi tổng hợp packages được chia sẻ. Bạn có thể tìm kiếm, đọc tài liệu, tải xuống và sử dụng hầu hết các gói được chia sẻ ở đây. Ví dụ tôi muốn sử dụng một gói có tên là rand ở trên này. Có 2 cách để cài đặt:

• Sử dụng lệnh cargo add rand.
• Mở Cargo.toml và thêm tên + phiên bản của gói dưới [dependencies]. Sau đó sử dụng thêm lệnh cargo fetch nếu trình soạn mã của bạn không tự động tải xuống gói vừa thêm.

Để sử dụng các packages này, chúng ta không cần khai báo module mà có thể trực tiếp sử dụng use. Ví dụ gọi một hàm tạo ngẫu nhiên một con số trong một khoảng 1 -> 100.

use rand::Rng;

fn main() {
    let secret_number = rand::thread_rng().gen_range(1..=100);
}