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2.9.1. 文档与类型系统
用户可能不会完全理解API的所有规则和限制。所以你写的API应该让你的用户易于理解，并且难以用错。
通过Rust的文档与类型系统，我们可以尽量实现这个需求。
2.9.2. 文档
让API透明化的第一步就是写出好的文档。
写出好的文档有这么几点要求：
1. 清楚的记录
清楚的记录可能出现的意外情况，或它依赖于用户执行超出类型签名要求的操作。
例如：何时会发生panic、何时返回错误。如果使用了unsafe函数，那么需要写明用户需要什么条件才能安全地调用这个函数。
看个例子：
rust
/// 除法运算，返回两个数的结果
///
/// # Panics
///
/// 如果除数为0，该函数会发生 panic。
///
/// # 示例
///
/// ```
/// let result = divide(10, 2);
/// assert_eq!(result, 5);
/// ```
pub fn divide(dividend: i32, divisor: i32) -> i32 {
// ...此处省略
}- 这里我们把会发生恐慌的情况写进去了
2. 包含端到端的用例
在crate或module级别，要包含端到端的用例，而不是针对特定的类型或方法。
这么做的好处是让用户了解这些内容是如何组合到一起的，对API的整体结构有一个相对清晰的理解，从而让开发者快速了解到各方法和类型的功能，以及在哪里使用。
在你提供了端到端的用例之后，用户就可以把这段代码复制粘贴到自己的项目里，相当于给用户提供了一个定制化使用的起点。
举个例子：
假设我们有一个
math_utilscrate，它提供了一些数学运算功能，包括基本的加法、减法和一个复杂的计算函数。这里每个函数的文档注释我就只简单写功能了，但是你自己在写的时候一定要写好每个函数的文档注释。
rust
// lib.rs (crate 根模块)
pub mod math_utils {
/// 计算两个数的和
pub fn add(a: i32, b: i32) -> i32 {
a + b
}
/// 计算两个数的差
pub fn subtract(a: i32, b: i32) -> i32 {
a - b
}
/// 执行复杂的数学运算（如 a * b + (a - b)）
pub fn complex_calculation(a: i32, b: i32) -> i32 {
(a * b) + subtract(a, b)
}
}
// --- 端到端用例（crate 级别文档测试） ---
/// ```
/// use my_crate::math_utils;
///
/// fn main() {
/// let sum = math_utils::add(10, 5);
/// let difference = math_utils::subtract(10, 5);
/// let result = math_utils::complex_calculation(10, 5);
///
/// println!("Sum: {}", sum); // 15
/// println!("Difference: {}", difference); // 5
/// println!("Complex Calculation Result: {}", result); // 55
/// }
/// ```3. 组织好文档
利用模块来将语义相关的项目进行分组。然后使用内部文档链接将这些项相互连接起来。
有时候你可以考虑使用#[doc(hidden)]这个注解标记那些不打算公开但出于遗留的原因需要的接口部分，避免弄乱文档。
看个例子：
rust
/// 一个简单的模块，包含一些用于内部使用的函数和结构体。
pub mod internal {
/// 一个用于内部计算的辅助函数。
#[doc(hidden)]
pub fn internal_helper() {
// 内部计算的具体实现...
}
/// 一个仅用于内部使用的结构体。
#[doc(hidden)]
pub struct InternalStruct {
// 结构体的字段和方法...
}
}internal_helper()函数和InternalStruct结构体都是只供内部使用的。- 给它们标注了
#[doc(hidden)]，它们的文档注释就不会出现在生成的文档注释中
4.尽可能地丰富文档
有时候需要解释一些内容和概念，你就可以添加链接到外部资源。比如：相关的规范文件（RFC）、博客、白皮书...
在顶层文档中需要引导用户了解常用的模块、trait、类型和方法。
一些有关文档内容的注解：
- 使用
#[doc(cfg(..))]突出显示仅在特定配置下可用的项，这样用户就能快速了解为什么在文档中列出的某个方法不可用。 - 使用
#[doc(alias = "...")]可以让用户以其他名称搜索到类型和方法
例子1:
rust
//! 这是一个用于处理图像的库。
//!
//! 这个库提供了一些常用的图像处理功能，例如：
//! - 读取和保存不同格式的图像文件 [`Image::load`] [`Image::save`]
//! - 调整图像的大小、旋转和裁剪 [`Image::resize`] [`Image::rotate`] [`Image::crop`]
//! - 应用不同的滤镜和效果 [`Filter`] [`Effect`]
//!
//! 如果您想了解更多关于图像处理的原理和算法，您可以参考以下的资源：
//! - [数字图像处理](https://book.douban.com/subject/5345798/)，一本经典的教科书，介绍了图像处理的基本概念和方法。
//! - [Learn OpenCV](https://learnopencv.com/)，一个网站，提供了很多用OpenCV实现图像处理功能的教程和示例代码。
//! - [Awesome Computer Vision](https://github.com/jbhuang0604/awesome-computer-vision)，一个GitHub仓库，收集了很多计算机视觉相关的资源和项目。
/// 一个表示图像的结构体
#[derive(Debug, Clone)]
pub struct Image {
// ...
}
// ...- 这里使用到了外部链接，可以看到外部链接的格式是
[你想展示在文档中的字](链接)，这就是标准的markdown格式，只要是写过自述文件的人肯定都非常熟悉。
例子2:
rust
impl Image {
// ...
// ...
#[doc(alias = "读取")]
#[doc(alias = "打开")]
pub fn load<P: AsRef<Path>>(path: P) -> Result<Self, Error> {
// ...
}
// ...
}- 使用了
#[doc(alias = "读取")]和#[doc(alias = "打开")]这两个注释，这样在文档中搜索"读取"和"打开"时就能搜到这个函数。
例子3:
rust
/// 一个只在启用了 `foo` 特性时才可用的结构体。
#[cfg(feature = "foo")]
#[doc(cfg(feature = "foo"))]
pub struct Foo;
impl Foo {
/// 一个只在启用了 `foo` 特性时才可用的方法。
#[cfg(feature = "foo")]
#[doc(cfg(feature = "foo"))]
pub fn bar(&self) {
// ...
}
}
fn main() {
println!("Hello, world!");
}#[cfg(feature = "foo")]：只有当启用了"foo"特性时，Foo结构体及其方法bar才会包含在最终的编译产物中。#[doc(cfg(feature = "foo"))]：在API说明中标注该结构体和方法依赖foo特性，让使用者知道它们并非默认可用。
2.9.3. 类型系统
我们使用Rust的类型系统可以确保：
- 接口明显
- 自我描述
- 难以被误用
语义化类型
有一些值具有超过它表面的意义的，比如说1和0可以代表男和女。这时候我们就可以添加类型来表示值的意义。
看例子：
rust
fn processData(dryRun: bool, overwrite: bool, validate: bool) {
// 处理数据的逻辑
}- 这个函数的3个参数都是布尔类型，很容易记混，用户极有可能错误地使用
为了解决这个问题，我们可以创建3个类型，并让参数是3个不同的类型：
rust
enum DryRun {
Yes,
No,
}
enum Overwrite {
Yes,
No,
}
enum Validate {
Yes,
No,
}
fn processData(dryRun: DryRun, overwrite: Overwrite, validate: Validate) {
// 处理数据的逻辑
}- 把3个布尔类型变成3个枚举类型
用户在调用的时候就会写：
rust
processData(DryRun::Yes, Overwrite::No, Validate::Yes)这样更加的清晰明了。
使用"零大小"类型来表示关于类型实例的特定事实
举个例子：
假入我们有一个结构体
Rocket，它有方法launch用于发射，这个火箭没有出于已发射状态时调用这个方法肯定是没有问题的。但是如果火箭已经处于已发射状态了就不能再使用发射方法了。同样的，在火箭发射后我们能控制火箭加速或减速，但在地面不行。
rust
// 定义不同的火箭状态
struct Grounded;
struct Launched;
// 颜色枚举
enum Color {
White,
Black,
}
// 质量结构体，使用 newtype 模式封装 u32
struct Kilograms(u32);
// 泛型火箭结构体，带有默认状态 Grounded
struct Rocket<Stage = Grounded> {
stage: std::marker::PhantomData<Stage>,
}
// 为 Grounded 状态的 Rocket 实现 Default
impl Default for Rocket<Grounded> {
fn default() -> Self {
Self {
stage: Default::default(),
}
}
}
// 为 Grounded 状态的 Rocket 实现方法
impl Rocket<Grounded> {
pub fn launch(self) -> Rocket<Launched> {
Rocket {
stage: Default::default(),
}
}
}
// 为 Launched 状态的 Rocket 实现方法
impl Rocket<Launched> {
pub fn accelerate(&mut self) {}
pub fn decelerate(&mut self) {}
}
// 为所有状态的 Rocket 实现通用方法
impl<Stage> Rocket<Stage> {
pub fn color(&self) -> Color {
Color::White
}
pub fn weight(&self) -> Kilograms {
Kilograms(0)
}
}-
Grounded和Launched这两个结构体没有任何字段，因此它们的大小为零 ，Rust编译器不会为它们分配内存空间。它们仅用于标记Rocket处于哪种状态，而不需要额外的存储开销。 -
我们定义了
Rocket结构体，它带有一个泛型参数Stage，该参数默认是Grounded。在定义中我们还使用了std::marker::PhantomData<T>，它是零大小类型 (ZST, Zero-Sized Type) ，它在编译期 影响类型系统，但运行时不会占用内存。 -
launch方法仅在Rocket<Grounded>实例上可用。 -
launch()被调用后，会返回一个Rocket<Launched>，表示火箭已经进入发射状态。Rocket<Launched>不再有launch()方法 ，确保无法重复发射。 -
accelerate方法代表加速，decelerate方法代表减速，这些方法只对Rocket<Launched>实例有效 ，防止在Grounded状态下加速或减速。 -
有些方法在任何状态下都可以使用，我们就写在
impl<Stage> Rocket<Stage>这个块里即可。
#[must_use]注解
将#[must_use]注解添加到类型、trait或函数中之后，如果用户的代码接收到该类型或trait的元素，或调用了该函数，并且没有明确处理它，编译器将发出警告。
看一个例子：
rust
#[must_use]
fn process_data(data: Data) -> Result<(), Error> {
// ...
Ok(())
}- 我们使用
#[must_use]注解将process_data函数标记为必须使用其返回值 - 如果用户在调用该函数后没有显式处理返回的
Result类型，编译器将发出警告 - 这有助于提醒用户在处理潜在的错误情况时要小心，并减少可能的错误