Wie wird in Rust mit Sichtbarkeitsmodifikatoren (pub, pub(crate), pub(super)) umgegangen und wie unterscheiden sie sich von den Modifikatoren in anderen Sprachen? Welche Probleme können auftreten, wenn die Sichtbarkeit von Modulen falsch eingestellt ist?

Antwort.

In Rust steuern Sichtbarkeitsmodifikatoren den Zugriff auf Elemente von Modulen (Strukturen, Funktionen, Konstanten usw.). Standardmäßig ist alles, was in einem Modul deklariert wird, privat (nur in diesem Modul zugänglich). Es gibt spezielle Modifikatoren:

• pub: macht das Element öffentlich (in allen externen Modulen sichtbar).
• pub(crate): die Sichtbarkeit ist auf das aktuelle Crate (Paket) beschränkt.
• pub(super): die Sichtbarkeit ist auf das übergeordnete Modul beschränkt.
• pub(in path): die Sichtbarkeit ist auf einen bestimmten Pfad beschränkt.

Beispiel:

mod foo {
    pub struct Bar {
        pub x: i32,       // Feld überall zugänglich
        y: i32,          // Feld privat
    }
    
    pub(crate) fn crate_fn() {}
    pub(super) fn super_fn() {}
    fn private_fn() {}
}

Der Hauptunterschied zu beispielsweise C++ oder Java besteht darin, dass es keine separate Ebene für protected gibt und die Zugänglichkeit streng auf der Ebene von Modulen/Pfaden und nicht der Klassenhierarchie kontrolliert wird.

Fangfrage.

Frage: Wenn eine Struktur als pub struct Foo deklariert ist, sind ihre privaten Felder in einem anderen Modul desselben Projekts zugänglich?

Oft wird geantwortet: Ja, denn die Struktur ist öffentlich.

Richtige Antwort: Nein, nur die Struktur selbst (Foo) wird sichtbar, und ihre Felder nur, wenn die Felder ebenfalls mit dem Modifikator pub deklariert sind. Felder ohne pub bleiben privat, auch wenn die Struktur selbst öffentlich ist.

Beispiel:

mod foo {
    pub struct Bar {
        pub x: i32,
        y: i32,
    }
}

fn main() {
    let bar = foo::Bar { x: 1, y: 2 }; // Fehler: Feld `y` nicht zugänglich
}

Beispiele für reale Fehler aufgrund mangelnden Wissens über die Feinheiten des Themas.

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Geschichte

In einem großen Projekt wurde eine Struktur öffentlich über pub exportiert, aber die Felder blieben standardmäßig privat. Andere Module konnten keine Instanzen der Struktur direkt erstellen, und die einzige Lösung war das Schreiben zusätzlicher Konstruktoren oder das Deklarieren der benötigten Felder als pub. Dies führte zu einem API-Ausfall bis zur endgültigen Überarbeitung.

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Geschichte

Einer der Entwickler in der Bibliothek verwendete nur pub(crate) für Funktionen in der Annahme, dass sie aus binären Projekten, die diese Bibliothek verwenden, aufgerufen werden könnten. Diese Funktionen waren jedoch in einem externen binären Crate nicht zugänglich, was bei der Integration Probleme verursachte.

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Geschichte

In einem der Plugins für den API-Server wurden pub(super) für Strukturen verwendet, aber nach einer Weile entstand die Notwendigkeit, auf sie aus anderen Modulen zuzugreifen; aufgrund der Sichtbarkeitseinstellungen mussten an mehreren Stellen die Module erheblich umgeschrieben werden, um den erforderlichen Sichtbarkeitsbereich ohne Verletzung der Kapselung sicherzustellen.