08. パッケージ・クレート・モジュール

🎯 この章のゴール

パッケージ・クレート・モジュールの関係を掴む
pub と use で公開範囲とパスを管理する
モジュールを複数ファイルに分ける

💡 ひとことで言うと

パッケージ = 段ボール箱、クレート = 箱の中の製品、モジュール = 製品の中の部屋。部屋のドアはデフォルトで閉まっていて、pub で開けます。

用語の整理

用語	説明
パッケージ	`Cargo.toml` を持つ単位。1 つ以上のクレートを含む
クレート	コンパイルの単位。バイナリ（`src/main.rs`）かライブラリ（`src/lib.rs`）
モジュール	クレート内でコードを整理し、公開範囲を決める仕組み
パス	アイテムの場所。`crate::front::seat` のように `::` で区切る

モジュールと pub

mod restaurant {
    pub mod front {
        pub fn seat() {
            println!("お席へどうぞ");
            super::kitchen::cook(); // 親モジュール経由で兄弟へ
        }
    }

    mod kitchen {
        pub fn cook() {
            println!("調理中…");
        }
    }

    pub struct Order {
        pub dish: String,   // 公開フィールド
        secret_note: String, // 非公開フィールド
    }

    impl Order {
        pub fn new(dish: &str) -> Self {
            Self { dish: dish.to_string(), secret_note: String::from("大盛り") }
        }
        pub fn note(&self) -> &str {
            &self.secret_note
        }
    }
}

use restaurant::front; // パスを短く

fn main() {
    front::seat();
    let order = restaurant::Order::new("ラーメン");
    println!("{} ({})", order.dish, order.note());
    // restaurant::kitchen::cook(); // ← kitchen は非公開なのでエラー
}

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子は親の非公開アイテムを使えるが、親は子の非公開アイテムを使えない
構造体は フィールドごと に pub が必要。enum は pub enum で全バリアント公開

use のお作法

use std::collections::HashMap;           // 型・構造体はフルネームまで
use std::fmt::Result;
use std::io::Result as IoResult;         // 名前の衝突は as で回避
use std::io::{self, Write};              // まとめて取り込み

fn main() {
    let mut m: HashMap<&str, i32> = HashMap::new();
    m.insert("a", 1);
    let _r: Result = Ok(());
    let _io: IoResult<()> = io::stdout().flush();
}

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慣習として、関数は親モジュールまで use して front::seat() と呼び、構造体や enum はフルパス で use して HashMap::new() と呼びます。どこから来た関数か分かりやすくなります。

ファイルに分ける

src/
├── main.rs        // mod restaurant;
├── restaurant.rs  // pub mod front; mod kitchen;
└── restaurant/
    ├── front.rs   // pub fn seat() { ... }
    └── kitchen.rs // pub fn cook() { ... }

mod 名前;（波括弧なし）と書くと、同名のファイルから中身が読み込まれます。

🧪 やってみよう

下の書きかけコードの TODO を埋めて、▶ 実行 で確かめよう。

ファイルを分ける代わりに、mod ブロックで練習します。shapes::circle モジュールに円の面積を返す area を公開しよう。

mod shapes {
    pub mod circle {
        // TODO: pub fn area(r: f64) -> f64 を定義しよう
    }
}

fn main() {
    // TODO: コメントを外して呼び出そう
    // println!("{}", shapes::circle::area(2.0));
}

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💡 解答例を見る

mod shapes {
    pub mod circle {
        pub fn area(r: f64) -> f64 {
            std::f64::consts::PI * r * r
        }
    }
}

fn main() {
    println!("{}", shapes::circle::area(2.0));
}

Playground で開く ↗

手元で試すなら cargo new --lib shapes でライブラリを作り、src/lib.rs に書いてみましょう。

📝 まとめ

パッケージ ⊃ クレート ⊃ モジュール
すべてデフォルト非公開。pub で公開（構造体はフィールドごと）
use でパスを短く、mod 名前; でファイル分割

✅ 理解度クイズ

モジュール内の関数は、何も付けないとどうなる？

次の構造体を別モジュールから Point { x: 1, y: 2 } で生成できる？

mod geo {
    pub struct Point {
        pub x: i32,
        y: i32,
    }
}

mod network; と書いたとき、コンパイラが探すファイルは？（src/main.rs から）

パス crate::, self::, super:: のうち、親モジュールを指すのは？