TL;DR
- Rust は暗黙の型変換を許さず、基本型・集約型・
enumでデータ構造を表現する。 - フィールド付き
enumを使うと、データ構造の不変条件を型にエンコードでき、「型で無効な状態を表現できない」ようにできる。 - 失敗しうる操作の結果は常に
Result<T, E>で表す。
内容
https://effective-rust.com/use-types.html
基本型
整数型には符号ありの i8〜i128 と符号なしの u8〜u128 がある。さらに、ターゲットのポインタサイズ（32 ビットか 64 ビット）に合わせた isize と usize がある。メモリアドレス空間のサイズより多くの要素はメモリ上に持てないので、標準のコレクションでは len() の戻り値やインデックスに usize を使うのが一般的である。
ほかに bool、浮動小数点数型の f32 と f64、ユニット型の ()、文字型の char がある。char は Unicode スカラ値を保持し、内部的には 4 バイトで格納される。Go の rune 型に近い。
Rust では、型変換を明示しないとコンパイルエラーになる。大きい整数型から小さい整数型への代入はもちろん、その逆もエラーになる。
let x: i32 = 42;
let y: i16 = x; // コンパイルエラー
let x = 42i32;
let y: i64 = x; // これもコンパイルエラー変換用のヘルパメソッドは用意されているが、失敗したときの処理を呼び出し側に強制する。たとえば char から u32 への変換は常に成功する。一方、u32 には Unicode スカラ値として不正な値もあるので、char::from_u32 は Option<char> を返す。char::from_u32_unchecked は値が有効だと仮定する unsafe な関数で、仮定が誤っていれば未定義動作になる。
集約型
- 配列: 1 つの型のインスタンスを複数保持する。数はコンパイル時に決まる（例:
[u32; 4]） - タプル: 複数の型のインスタンスを保持する。要素数と型はコンパイル時に決まる。同じ型の要素が複数あるなら、名前を付けて構造体にしたほうがよい
- 構造体: タプルと同じく複数の型のインスタンスを保持するが、型全体と各フィールドが名前を持つ
- タプル構造体: 型全体は名前を持つが、フィールドは名前を持たず
s.0のようにアクセスする
enum
enum は相互に排他的な値の集合を表す。enum を定義すると新しい型が生まれるので、たとえば bool を引数に取る関数の可読性と保守性を高められる。
pub enum Sides { Both, Single }
pub enum Output { BlackAndWhite, Color }
pub fn print_page(sides: Sides, color: Output) { /* ... */ }
print_page(Sides::Both, Output::Color);
print_page(Output::BlackAndWhite, Sides::Single); // コンパイルエラーNewtype パターンで bool を包んでも同じ効果が得られる（項目6）。引数が常に bool だと分かっているなら Newtype パターンを、将来ほかの値を取りうるなら enum を使う。また、enum の値に match を使うと、コンパイラはすべてのパターンを網羅するよう強制する。
フィールド付き enum
Rust の enum の真価は、各バリアントにデータを持たせられることにある。これにより enum を代数的データ型として扱える。この機能を使うと、データ構造の不変条件を型システムにエンコードでき、設計者の意図を人間とコンパイラの両方に伝えられる。
型で無効な状態を表現できないようにしよう
pub enum SchedulerState {
Inert,
Pending(HashSet<Job>),
Running(HashMap<CpuId, Vec<Job>>),
}この型定義を見るだけで、スケジューラが完全に起動するまで Job は Pending にあり、起動すると CPU プールに割り当てられることが分かる。この機能がなければ、「monochrome が true なら fg_color は (0, 0, 0) でなければならない」のような制約はコメントで書くしかない。フィールド付き enum なら、次のように型で表せる。
pub enum Color {
Monochrome,
Foreground(RgbColor),
}
pub struct DisplayProps {
pub x: u32,
pub y: u32,
pub color: Color,
}よく使う enum
Option<T> は、値が存在する（Some(T)）か、しない（None）かを表す。コレクションを扱うときは、要素数 0 のコレクションと、コレクション自体がない状態を区別するかを決める必要がある。区別しないなら Vec<Thing>、区別するなら Option<Vec<Thing>> を使う。String の空文字列も同じである。
Result<T, E> は、成功時の結果 T を Ok に、失敗時のエラー E を Err に持つ。
失敗する可能性がある操作の結果は常に
Result<T, E>にエンコードしよう
これらを使うと設計の意図が明確になる。さらに、標準の変換メソッド（項目3）や ? 演算子（項目4）を利用できる。