## Cargo 工作空间

> ch14-03-cargo-workspaces.md
> commit 704c51eec2f26a0133ae17a2c01986590c05a045

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。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，所以我们只展示一个常用方法。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：

    $ mkdir add
    $ 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]` 部分。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 adder
         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：

    ├── 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 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

    [workspace]

    members = [
        "adder",
        "add_one",
    ]

接着新生成一个叫做 `add_one` 的库：

    $ cargo new add_one --lib
         Created library `add_one` package

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

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

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

现在我们有了二进制 `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" }

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 中的）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

    use add_one;

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

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！

    $ 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 0.68s

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：

    $ cargo run -p adder
        Finished dev [unoptimized + debuginfo] target(s) in 0.0s
         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

    [dependencies]
    rand = "0.8.5"

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：

    $ cargo build
        Updating crates.io index
      Downloaded rand v0.8.5
       --snip--
       Compiling rand v0.8.5
       Compiling add_one v0.1.0 (file:///projects/add/add_one)
    warning: unused import: `rand`
     --> add_one/src/lib.rs:1:5
      |
    1 | use rand;
      |     ^^^^
      |
      = note: `#[warn(unused_imports)]` on by default

    warning: `add_one` (lib) generated 1 warning
       Compiling adder v0.1.0 (file:///projects/add/adder)
        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，除非也在它们的 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：

    $ cargo build
      --snip--
       Compiling adder v0.1.0 (file:///projects/add/adder)
    error[E0432]: unresolved import `rand`
     --> adder/src/main.rs:2:5
      |
    2 | use rand;
      |     ^^^^ 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，这节省了空间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

    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`。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。：

    $ cargo test
       Compiling add_one v0.1.0 (file:///projects/add/add_one)
       Compiling adder v0.1.0 (file:///projects/add/adder)
        Finished test [unoptimized + debuginfo] target(s) in 0.27s
         Running unittests src/lib.rs (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; finished in 0.00s

         Running unittests src/main.rs (target/debug/deps/adder-49979ff40686fa8e)

    running 0 tests

    test result: ok. 0 passed; 0 failed; 0 ignored; 0 measured; 0 filtered out; finished in 0.00s

       Doc-tests add_one

    running 0 tests

    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。

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 test [unoptimized + debuginfo] target(s) in 0.00s
         Running unittests src/lib.rs (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; finished in 0.00s

       Doc-tests add_one

    running 0 tests

    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。就像 `cargo test` 一样，可以通过 `-p` 参数并指定期望发布的 crate 名来发布工作空间中的某个特定的 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 crate 的改变。