如何用 Cargo 管理 Rust 工程系列 丁

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优化输出

前面已经对 cargo package 工程编译输出了好多遍，发现编译结果打印的信息都包含了这个

unoptimized + debuginfo

这个信息表示 cargo 默认的编译构建未做任何的优化，这样方便于调试程序执行逻辑，和最终输出的文件仍然包含大量的调试信息，估计文件大小不容乐观。可见 cargo 编译构建默认是 dev 模式，或者叫它 debug 模式。

$ ll -h target/debug/hello_rust
-rwxrwxrwx 2 user user 4.5M Nov 15 01:58 target/debug/hello_rust

默认配置下 cargo 编译构建的二进制可执行文件 hello_rust 大小高达 4.5M。这对于开发调试过程中，是没有任何问题的。但是，一旦工程开发完毕，输出的二进制可执行文件或者库文件需要发布出去时，文件大小就显得非常刺眼了，况且执行性能也是非常受目标用户关注的。

Cargo 提供了 --release 的构建选项帮助去除调试信息和优化性能，也就是所谓的 release 模式了。

为了体现 release 模式对编译后输出文件的显著影响，先来修改一下代码，加入一些其他内容

$ cat src/main.rs
use rand::Rng;

fn main() {
    println!("Hello, world!");
    let mut rng = rand::thread_rng();
    let random = rng.gen_range(1..101);
    println!("random num is {}", random);
}

这段代码添加了打印一个随机数，所以也需要给工程添加依赖项 rand

$ cargo add rand
$ cat Cargo.toml
[package]
name = "hello_rust"
version = "0.1.0"
edition = "2021"

# See more keys and their definitions at https://doc.rust-lang.org/cargo/reference/manifest.html

[dependencies]
rand = "0.8.5"

再分别在 debug 和 release 模式下编译输出可执行文件

$ cargo clean
$ cargo build
   Compiling libc v0.2.150
   Compiling cfg-if v1.0.0
   Compiling ppv-lite86 v0.2.17
   Compiling getrandom v0.2.11
   Compiling rand_core v0.6.4
   Compiling rand_chacha v0.3.1
   Compiling rand v0.8.5
   Compiling hello_rust v0.1.0 (~/hello_rust)
    Finished dev [unoptimized + debuginfo] target(s) in 5.89s
$ ll -h target/debug/hello_rust
-rwxrwxrwx 2 user user 5.8M Nov 15 02:14 target/debug/hello_rust
$ cargo clean
$ cargo build --release
   Compiling libc v0.2.150
   Compiling cfg-if v1.0.0
   Compiling ppv-lite86 v0.2.17
   Compiling getrandom v0.2.11
   Compiling rand_core v0.6.4
   Compiling rand_chacha v0.3.1
   Compiling rand v0.8.5
   Compiling hello_rust v0.1.0 (~/hello_rust)
    Finished release [optimized] target(s) in 4.42s
$ ll -h target/release/hello_rust
-rwxrwxrwx 2 user user 4.5M Nov 15 02:15 target/release/hello_rust

在 debug 模式下，输出文件 5.8M，而 release 模式输出的文件减小到了 4.5M，效果是明显的。

在 release 模式下既然会对代码做性能优化，那么编译耗时也相对应该有所增长，可以使用 time 指令对比一下

$ cargo clean
$ time cargo build
   Compiling libc v0.2.150
   Compiling cfg-if v1.0.0
   Compiling ppv-lite86 v0.2.17
   Compiling getrandom v0.2.11
   Compiling rand_core v0.6.4
   Compiling rand_chacha v0.3.1
   Compiling rand v0.8.5
   Compiling hello_rust v0.1.0 (~/hello_rust)
    Finished dev [unoptimized + debuginfo] target(s) in 4.19s

real    0m4.273s
user    0m3.313s
sys     0m2.266s
$ cargo clean
$ time cargo build --release
   Compiling libc v0.2.150
   Compiling cfg-if v1.0.0
   Compiling ppv-lite86 v0.2.17
   Compiling getrandom v0.2.11
   Compiling rand_core v0.6.4
   Compiling rand_chacha v0.3.1
   Compiling rand v0.8.5
   Compiling hello_rust v0.1.0 (~/hello_rust)
    Finished release [optimized] target(s) in 4.22s

real    0m4.299s
user    0m4.234s
sys     0m2.078s

从时长来看，release 模式略微比 debug 模式耗时，但是不明显，可能是因为上面示例程序比较简单的缘故，毕竟 release 模式下编译构建需要做的事情更复杂。

生成库或者可执行文件

上面的例子里，编译输出都是可执行文件，可执行文件可以独立执行，但也可调用库文件。软件工程的编译输出基本可以划分为两类，一个就是可执行文件，另一个就是库文件，一般在创建软件工程时可以指定输出类型。

Cargo 在创建 package 工程时默认指定生成可执行文件，如果是要输出库文件，需要添加 --lib 选项。下面来对比一下两种工程模板

$ cargo new hello_rust
     Created binary (application) `hello_rust` package
$ tree hello_rust/
hello_rust/
├── Cargo.toml
└── src
    └── main.rs

1 directory, 2 files
$ cargo new lib_rust --lib
     Created library `lib_rust` package
$ tree lib_rust/
lib_rust/
├── Cargo.toml
└── src
    └── lib.rs

1 directory, 2 files

hello_rust 是可执行文件类型 package 工程，lib_rust 是库文件类型 package 工程。自动生成的源码文件有所不同，前者是 main.rs，后者是 lib.rs。

对比一下自动生成的配置文件 Cargo.toml

$ diff hello_rust/Cargo.toml lib_rust/Cargo.toml 
2c2
< name = "hello_rust"
---
> name = "lib_rust"

发现两种工程的配置文件内容除了工程名不一致，其它都是一样的，可推测 cargo 是通过 src 路径下的文件名来识别工程类型，src/main.rs 默认表明是可执行应用类型，src/lib.rs 默认表明是库类型。