さびプログラミングブック

こんにちは住民！公式のRustプログラミング言語ガイドは、より高速で信頼性の高いソフトウェアを作成するのに役立ちます。高レベルの人間工学と低レベルの制御はしばしば互いに矛盾しますが、Rustはこの対立に挑戦します。



この本の著者は言語開発チームの一員です。つまり、言語のインストールから信頼性が高くスケーラブルなプログラムの作成まで、すべての情報を直接受け取ることができます。関数の作成、データタイプの選択、変数のバインドから、より複雑な概念に進みます。

• 所有権と借入、ライフサイクルとタイプ。
• 保証されたソフトウェアセキュリティ。
• テスト、エラー処理、および効果的なリファクタリング。
• ジェネリック、スマートポインター、マルチスレッド、取引可能なオブジェクト、およびマッピング。
• 組み込みのパッケージマネージャーCargoと連携して、コードの構築、テスト、文書化、および依存関係の管理を行います。
• UnsafeRustを操作するための高度なツール。

たくさんのコード例に加えて、知識を固めるための完全なプロジェクトの作成に関する3つの章、ゲームの推測、コマンドラインツールの構築、およびマルチスレッドサーバーがあります。

この本は誰のためのものですか

コードを別のプログラミング言語で記述したことを前提としていますが、どの言語については想定していません。私たちは、この資料を幅広いプログラミングスキルを持つ人々が利用できるようにすることを試みました。プログラミングとは何かについて話す時間を無駄にしません。プログラミングの初心者の方は、まずプログラミングの概要をお読みください。

パターンを使用できる場所

Rustでは、パターンが多くの場所に表示され、気付かないうちに使用することがよくあります。このセクションでは、パターンが有効な状況について説明します。

式の分岐に一致

第6章で説明したように、一致式のブランチでパターンを使用します。正式には、一致式は、キーワードmatch、次に一致する値、およびパターンと、値がそのブランチのパターンと一致する場合に実行される式で構成される一致の1つ以上のブランチとして定義されます。次に例を示します。

   match  {
           => ,
           => ,
           => ,
   }

一致式の要件の1つは、すべての可能な値が一致していると見なされる必要があるという意味で、それらが包括的である必要があることです。考えられるすべてのオプションを検討するには、最後のブランチにすべてを網羅するパターンが必要です。たとえば、任意の値に一致する変数名は常に機能するため、残りのすべてのケースをカバーします。



特別なパターン_は何にでも一致しますが、変数にバインドされないため、一致の最後のスリーブでよく使用されます。_パターンは、たとえば、指定されていない値を無視する場合に役立ちます。パターンについては、「パターン内の値を無視する」セクションで詳しく説明します。

条件付きの場合

第6章では、letステートメントが主に1つのケースのみに一致するmatch式に相当するものを記述する短い方法として使用されるかどうかについて説明しました。あるいは、if letのパターンが一致しない場合に実行するコードを含む、一致するelseを持つことができます。



リスト18.1は、if let、else if、else ifletステートメントを組み合わせて使用​​することも可能であることを示しています。これにより、パターンと比較するために1つの値しか表現できない一致式を使用するよりも柔軟性が高くなります。さらに、一連のif let、else if、else if letステートメントの条件は、相互に参照する必要はありません。



リスト18.1のコードは、背景色を決定する複数の条件に対する一連のテストを示しています。この例では、実際のプログラムがユーザー入力から取得できるハードコードされた値を使用して変数を作成しました。



リスト18.1 let、else if、else if let、elseステートメントの混合

src/main.rs
      fn main() {
             let favorite_color: Option<&str> = None;
             let is_tuesday = false;
             let age: Result<u8, _> = "34".parse();

      (1) if let Some(color) = favorite_color {
          (2) println!("   , {},   ", color);
      (3) } else if is_tuesday {
          (4) println!(" -  !");
      (5) } else if let Ok(age) = age {
          (6) if age > 30 {
               (7) println!("     ");
              } else {
               (8) println!("     ");
              }
      (9) } else {
          (10) println!("     ");
           }
     }

ユーザーが好きな色（1）を指定した場合、これは背景色（2）です。今日が火曜日（3）の場合、背景色は緑（4）です。ユーザーが年齢を文字列として指定し、それを数値（5）として正常に解析できる場合、数値（6）の値に応じて、色は紫（7）またはオレンジ（8）のいずれかになります。これらの条件のいずれにも当てはまらない場合（9）、背景色は青です（10）。



この条件付き構造により、複雑な要件が可能になります。ここにハードコードされた値を使用すると、この例は次のように出力されます

     .

if let式でも、match式のスリーブと同じ方法でシェーディング変数を導入できることがわかります。ifletOk（age）= age（5）コード行は、Okバリアント内の値を含む新しいシェーディング変数ageを導入します。これは、このブロック（6）に年齢> 30の場合の条件を入力する必要があることを意味します。Ok（年齢）=年齢&&年齢> 30の場合、ステートメントでこれら2つの条件を組み合わせることができません。30と比較する影付きの可変年齢、新しいスコープが中括弧で始まるまで無効になります。



if letステートメントを使用することの欠点は、コンパイラーが完全性をチェックしないのに対し、matchステートメントをチェックすることです。最後のelse（9）ブロックをスキップして、したがっていくつかのケースを処理した場合、コンパイラーは論理エラーの可能性について警告しませんでした。

条件付きループをさせながら

設計はifletステートメントと同様で、while let条件付きループを使用すると、パターンが一致する限りwhileループを実行できます。リスト18.2の例は、ベクトルをスタックとして使用し、追加された順序とは逆の順序でベクトルの値を出力するwhileletループを示しています。



リスト18.2 whileletループを使用して値を出力しますwhilestack.pop（）はSomeを返します

    let mut stack = Vec::new();

    stack.push(1);
    stack.push(2);
    stack.push(3);

    while let Some(top) = stack.pop() {
          println!("{}", top);
    }

この例では、3、2、次に1を出力します。popメソッドは、Vectorから最後の要素を取得し、Some（値）を返します。ベクトルが空の場合、popはNoneを返します。whileループは、popがSomeを返すまで、ブロック内のコードを実行し続けます。popがNoneを返すと、ループは停止します。while let条件付きループを使用して、スタックから各アイテムを削除できます。

ループの場合

第3章では、forループがRustコードで最も一般的なループ構造であると述べましたが、forが取るパターンについてはまだ説明していません。forループでは、パターンはforキーワードの直後の値であるため、yのfor xでは、パターンはxです。



リスト18.3は、forループ内のパターンを使用して、for内のタプルを分解または分解する方法を示しています。



リスト18.3。forループでパターンを使用してタプルを分解する

   let v = vec!['a', 'b', 'c'];

   for (index, value) in v.iter().enumerate() {
        println!("{}    {}", value, index);
   }

リスト18.3のコードは、以下を表示します。

       0
   b    1
       2

enumerateメソッドを使用してイテレーターを再作成し、タプルに配置されたイテレーターでその値の値とインデックスを生成します。enumerateメソッドを最初に呼び出すと、タプル（0、 'a'）が生成されます。この値を（index、value）パターンと組み合わせると、indexは0、valueは 'a'になり、データの最初の行が出力されます。

ステートメントをしましょう

この章の前に、matchおよびif letステートメントでのみパターンを使用することについて直接説明しましたが、実際には、letステートメントを含む他の場所でパターンを使用しました。letを使用して変数の値を渡す簡単な方法を考えてみましょう。

let x = 5;

この本では、この種のletステートメントを何百回も使用してきました。気付いていないかもしれませんが、パターンを使用しています。より正式には、letステートメントは次のようになります。

let  = ;

let x = 5;のようなステートメントでは、PATTERNスロットに変数名があり、変数名はパターンの単純な形式にすぎません。 Rustは式をパターンと比較し、見つかった名前を割り当てます。したがって、この例ではx = 5とします。パターンはxです。これは、「ここで一致するものを変数xに関連付ける」ことを意味します。 xという名前はパターン全体を表すため、このパターンは事実上、「値に関係なく、すべてを変数xにバインドする」ことを意味します。



letステートメントパターンに対するマッピングをより明確に確認するには、letパターンを使用してタプルを分解するリスト18.4を検討してください。



リスト18.4。パターンを使用してタプルを分解し、一度に3つの変数を作成する

let (x, y, z) = (1, 2, 3);

ここでは、タプルをパターンにマッピングしています。Rustは（1、2、3）を（x、y、z）と比較し、この値がパターンと一致することを確認します。したがって、Rustは1をxに、2をyに、3をzに関連付けます。このタプルパターンは、3つの別々の可変パターンをネストするものと考えることができます。

パターン内の要素の数がタプル内の要素の数と一致しない場合、集計タイプは一致せず、コンパイラエラーが発生します。たとえば、リスト18.5は、3つのタプルを2つの変数に分解しようとする試みを示していますが、これは機能しません。



リスト18.5。変数がタプル内の要素の数と一致しないパターンの誤った構成

let (x, y) = (1, 2, 3);

このコードをコンパイルしようとすると、次のようなエラーが発生します。

error[E0308]: mismatched types
  --> src/main.rs:2:9
   |
2 |        let (x, y) = (1, 2, 3);
   |           ^^^^^^ expected a tuple with 3 elements, found one with 2 elements
   |
   = note: expected type `({integer}, {integer}, {integer})`
                    found type `(_, _)`

タプル内の1つ以上の値を無視する場合は、「パターン内の値を無視する」のセクションで説明するように、_または..を使用できます。パターン内の変数が多すぎることが問題である場合は、変数の数がタプルの要素の数と等しくなるように変数を削除して、タイプを一致させる必要があります。

機能パラメータ

関数パラメーターはパターンにすることもできます。タイプi32の1つのパラメーターxを受け取る関数fooを宣言するリスト18.6のコードは、今ではおなじみです。



リスト18.6。関数署名はパラメーターのパターンを使用します

fn foo(x: i32) {
     //   
}

パートxはパターンです！letと同様に、関数引数のタプルをパターンに一致させることができます。リスト18.7は、関数内でタプルを渡すときにタプルの値を分割します。



リスト18.7。タプルを分解するパラメータを持つ関数

src/main.rs
      fn print_coordinates(&(x, y): &(i32, i32)) {
            println!(" : ({}, {})", x, y);
      }

      fn main() {
            let point = (3, 5);
            print_coordinates(&point);
      }

このコードは出力します

 : (3, 5)

値＆（3、5）はパターン＆（x、y）と一致するため、xは3、yは5です。

さらに、関数パラメーターリストと同じように、クロージャーパラメーターリストでパターンを使用できます。クロージャーは、第13章で説明したように、関数に似ています。



パターンを使用するいくつかの方法をすでに見てきましたが、それらを使用できるすべての場所で同じように機能するわけではありません。状況によっては、これらのパターンは反駁できないものでなければなりません。他の状況では、反駁できる場合があります。これらの2つの概念について以下で説明します。

反駁可能性：パターンの不一致の可能性

パターンには、反駁可能なものと反駁できないものの2種類があります。渡された可能な値に一致するパターンは反駁できません。例として、let x = 5;ステートメントのxがあります。これは、xがすべてに完全に一致するため、一致せざるを得ないためです。考えられる意味のいくつかと一致しないパターンは反駁可能です。例として、if let Some（x）= a_valueステートメントのSome（x）があります。これは、a_valueの値がNoneであり、Someではない場合、Some（x）が一致しないためです。



値が一致しない場合、プログラムは意味のあることを何もできないため、関数パラメーター、letステートメント、およびforループは反駁できないパターンのみを受け入れることができます。 ifletおよびwhilelet式は、定義上、発生する可能性のあるエラーを処理するように設計されているため、反証可能なパターンのみを受け入れます。条件式の機能は、成功または失敗に応じて異なるアクションを実行する機能です。



一般に、反駁できないパターンと反駁できないパターンの違いについて心配する必要はありません。ただし、エラーメッセージに表示されたときに対応するには、反論可能性の概念に注意する必要があります。このような場合、コードの意図された動作に応じて、パターンまたはパターンを使用している構成のいずれかを変更する必要があります。



Rustが反駁できないパターンを必要とする場所で反駁できないパターンを使おうとするとどうなるか、またはその逆を見てみましょう。リスト18.8はletステートメントを示していますが、Some（x）を指定したパターンには、反論可能なパターンです。ご想像のとおり、このコードはコンパイルされません。



リスト18.8。letで反論可能なパターンを使おうとしています

let Some(x) = some_option_value;

some_option_valueがNoneに等しい場合、Some（x）パターンと一致しません。つまり、パターンは反駁可能です。ただし、letステートメントは、値Noneで有効なことを何も実行できないため、反駁できないパターンのみを受け入れることができます。コンパイル時に、Rustは、反駁できないパターンが必要な場合に反駁可能なパターンを使用しようとしたと文句を言います。

error[E0005]: refutable pattern in local binding: `None` not covered
  -->
   |
3 | let Some(x) = some_option_value;
   |     ^^^^^^^ pattern `None` not covered

すべての有効な値をSome（x）パターンでカバーしていない（そしてカバーできなかった）ため、Rustは当然コンパイラエラーをスローしています。



反駁できないパターンではなく反駁可能なパターンがある場合の問題を修正するために、パターンを使用するコードを変更できます。letの代わりに、ifletを使用できます。次に、パターンが一致しない場合、中括弧内のコードはスキップされ、作業は正しく続行されます。リスト18.9は、リスト18.8のコードを修正する方法を示しています。



リスト18.9。 letの代わりにifletステートメントと反論可能なパターンブロックを使用する

if let Some(x) = some_option_value {
    println!("{}", x);
}

コードの準備ができました！これは絶対に正しいコードですが、エラーなしで反駁できないパターンを使用することはできません。リスト18-10に示すように、if let式にxなどの常に一致するパターンを指定すると、コンパイルされません。



リスト18.10。ifletステートメントで反駁できないパターンを使用しようとしています

if let x = 5 {
    println!("{}", x);
};

コンパイラは、反駁できないパターンでiflet式を使用することは意味がないと文句を言います。

error[E0162]: irrefutable if-let pattern
  --> <anon>:2:8
   |
2 | if let x = 5 {
   |        ^ irrefutable pattern

このため、一致式のスリーブは、反駁できないパターンに対して残りの値と一致する必要がある最後のスリーブを除いて、反駁可能なパターンを使用する必要があります。Rustは、スリーブが1つしかない一致式で反駁できないパターンを許可しますが、この構文は特に有用ではなく、より単純なletステートメントに置き換えることができます。



パターンが使用される場所と、反駁できないパターンと反駁できないパターンの違いがわかったところで、パターンの作成に使用できる構文について理解しましょう。

著者について

Steve Klabnikは、Rustドキュメントチームを率いており、この言語の主要な開発者の1人です。彼は頻繁に講師を務め、多くのオープンソースコードを書いています。以前はRubyやRubyonRailsなどのプロジェクトに携わっていました。



Carol Nicholsは、Rust Core開発チームのメンバーであり、世界初のRustに焦点を当てたソフトウェア開発コンサルティング会社であるInteger 32、LLCの共同設立者です。Nicholsは、Rust言語に関するRustBelt会議の主催者です。



»本の詳細については、出版社のWebサイトを参照してください

»目次

»抜粋



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