Cargo 教程：Rust 项目构建的基石
你是否曾经在使用 Rust 编写程序时，面对一堆依赖管理、编译配置和构建流程感到无从下手？别担心，这正是 Cargo 的用武之地。作为 Rust 的官方包管理器与构建工具，Cargo 不仅简化了项目创建、依赖管理与编译流程，更让整个开发体验变得像搭积木一样顺畅。今天，我们就来深入聊聊 Cargo 教程，带你从零开始掌握这个 Rust 开发中不可或缺的核心工具。
Cargo 的存在，就像一位经验丰富的项目经理。它不直接写代码，却能协调所有资源——编译器、依赖库、测试脚本、文档生成——让整个项目有条不紊地运行。无论你是刚接触 Rust 的初学者，还是已有一定经验的中级开发者，掌握 Cargo 都是迈向高效开发的第一步。
安装与初始化项目
在开始任何项目前，确保你已正确安装 Rust 工具链。可以通过官方推荐的安装方式完成，例如使用 rustup 工具：
curl --proto '=https' --tlsv1.2 -sSf https://sh.rustup.rs | sh
安装完成后，运行以下命令验证环境：
rustc --version
cargo --version
若输出版本号，说明安装成功。此时，你就可以使用 Cargo 来创建新项目了。
创建一个名为 hello_cargo 的项目：
cargo new hello_cargo
这条命令会生成一个包含 src/main.rs 源文件和 Cargo.toml 配置文件的项目结构。其中，Cargo.toml 是项目的“说明书”，定义了项目名称、版本、依赖等信息。
进入项目目录并查看内容：
cd hello_cargo
cat Cargo.toml
输出如下：
[package]
name = "hello_cargo"
version = "0.1.0"
edition = "2021"
[dependencies]
这个文件虽然简单，却是 Cargo 教程中最重要的部分之一。它告诉你：项目名叫 hello_cargo，版本是 0.1.0，使用的是 Rust 2021 版本的语法标准。目前没有依赖项，但你可以随时添加。
构建与运行项目
Cargo 最基础的功能就是构建和运行项目。我们先来看如何编译并运行默认的 main.rs 文件。
cargo run
执行该命令后，Cargo 会自动完成以下操作：
- 检查
Cargo.toml是否有变更，若有则重新解析依赖； - 自动调用
rustc编译源代码； - 生成可执行文件（位于
target/debug/hello_cargo）； - 运行生成的程序。
输出结果为：
Hello, world!
这正是 src/main.rs 中的默认内容。你不需要手动指定编译命令或运行路径，Cargo 会帮你全部搞定。
如果你想只编译而不运行，使用：
cargo build
编译后的可执行文件同样位于 target/debug/ 目录中。如果你需要发布版本（优化过的代码），可以使用：
cargo build --release
这会启用编译优化，生成更高效的二进制文件，但编译时间会更长。建议在部署前使用此命令。
管理依赖项
在实际开发中，很少有项目是“从零开始”的。大多数时候，你都需要引入第三方库。Cargo 通过 Cargo.toml 文件管理这些依赖。
假设你想在项目中使用 serde 库来处理 JSON 数据，只需在 Cargo.toml 的 [dependencies] 部分添加：
[dependencies]
serde = "1.0"
保存后，运行：
cargo build
Cargo 会自动从 crates.io（Rust 的官方包仓库）下载 serde 及其所有依赖项，并完成编译。
💡 提示：
serde = "1.0"表示使用 1.0 版本的serde，Cargo 会自动选择兼容的最新子版本。你也可以指定具体版本，如serde = "1.0.180"。
为了验证依赖是否生效，打开 src/main.rs，添加以下代码：
use serde::{Deserialize, Serialize};
#[derive(Serialize, Deserialize)]
struct Person {
name: String,
age: u32,
}
fn main() {
let person = Person {
name: "Alice".to_string(),
age: 30,
};
// 将结构体序列化为 JSON 字符串
let json = serde_json::to_string(&person).unwrap();
println!("Serialized: {}", json);
// 将 JSON 字符串反序列化为结构体
let deserialized: Person = serde_json::from_str(&json).unwrap();
println!("Deserialized: {} ({})", deserialized.name, deserialized.age);
}
注意：你还需要在 Cargo.toml 中添加 serde_json 依赖：
[dependencies]
serde = { version = "1.0", features = ["derive"] }
serde_json = "1.0"
然后再次运行 cargo build，就能看到输出：
Serialized: {"name":"Alice","age":30}
Deserialized: Alice (30)
这就是 Cargo 教程中依赖管理的魅力所在：声明依赖，自动下载、编译、链接，开发者只需专注业务逻辑。
使用 Cargo 进行测试与文档
Cargo 不仅能构建代码，还能帮你写测试、生成文档。它内置了测试框架，支持单元测试和集成测试。
在 src/lib.rs 中添加一个简单的函数：
pub fn add(a: i32, b: i32) -> i32 {
a + b
}
然后在 tests/ 目录下创建 integration_test.rs：
#[test]
fn test_add() {
assert_eq!(add(2, 3), 5);
assert_eq!(add(-1, 1), 0);
}
运行测试：
cargo test
Cargo 会自动发现并运行所有测试文件。输出将显示测试通过情况。
此外，Cargo 还支持文档生成。在函数前添加文档注释：
/// 计算两个整数的和
///
/// # Examples
///
/// ```
/// let result = add(2, 3);
/// assert_eq!(result, 5);
/// ```
pub fn add(a: i32, b: i32) -> i32 {
a + b
}
运行：
cargo doc --open
Cargo 会生成 HTML 文档并自动在浏览器中打开。你可以在文档中看到函数说明和示例代码，极大提升代码可读性。
高级用法与最佳实践
随着项目规模扩大，Cargo 的高级功能就显得尤为重要。以下是几个关键技巧：
1. 使用工作区（Workspace）管理多个包
当项目包含多个子模块时，可以使用工作区。创建一个 Cargo.toml 作为根文件：
[workspace]
members = [
"crate_a",
"crate_b",
]
然后在根目录下创建 crate_a/ 和 crate_b/ 子目录，每个目录都包含自己的 Cargo.toml。
2. 自定义构建脚本
在 Cargo.toml 中添加：
[package]
build = "build.rs"
然后编写 build.rs 文件，用于执行编译前的准备工作，如生成代码或拷贝资源。
3. 使用环境变量控制编译
在 Cargo.toml 中可以设置条件编译：
[features]
default = []
debug = []
[dependencies]
log = { version = "0.4", optional = true }
通过 cargo build --features debug 启用特定功能。
4. 发布到 crates.io
当你准备好发布一个库时，确保 Cargo.toml 中的信息完整，然后运行：
cargo publish
这会将你的包上传到 crates.io，供他人使用。
总结
通过本篇 Cargo 教程，你已经掌握了从项目创建、依赖管理、构建运行，到测试文档生成的全流程。Cargo 不仅是工具，更是一种开发哲学：让开发者专注于解决问题，而不是被构建流程困扰。
无论你是刚接触 Rust 的新手，还是希望提升开发效率的中级开发者，深入理解 Cargo 都能让你的开发之路更加顺畅。它就像一位隐形的助手，默默帮你处理所有繁琐的细节，让你专注于创造价值。
现在，就动手试试吧。创建你的第一个 Cargo 项目，体验 Rust 开发的高效与优雅。