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100日後にRustをちょっと知ってる人になる: [Day 44]構造体

2022/10/12に公開約3,200字

Day 44 のテーマ

Day 43 では、Rust のモジュールシステムについて振り返ってみました。
モジュールの中でもトレイト構造体は頻繁に使用するものになってくるのではないでしょうか。
ご存知の様に、Rust はオブジェクト指向の言語ではありません。しかし、このトレイトや構造体をうまく利用することでオブジェクト指向のような設計を行うことが可能になります。
厳密には異なりますが、トレイトと構造体は Java における インターフェースとクラスの関係のようなものと考えると分かりやすいかもしれません。

  • 構造体 --> クラス
  • トレイト --> インターフェース

このクラスのように扱うことも可能な Rust の構造体について見ていきたいと思います。

構造体

構造体 そのものは、C/C++ 言語にもあるようにデータ型の要素を集めたものです。
個々の要素を フィールドと呼びます。

struct Employee {
    username: String,
    email: String,
    employee_no: u32,
    role: String,
}

構造体のインスタンスは、構造体の各フィールドを キー:値 という形式で束縛して生成します。

let emp = Employee {
    username: String::from("yanashin18618"),
    email: String::from("yanashin@email.com"),
    employee_no = 1,
    role: String::from("Engineer"),
};

また、Java のコンストラクタのように構造体を返す関数を定義することも可能です。

fn create_employee(username: &String, email: &String, employee_no: u32, role: &String) -> Employee {
    Employee {
        username = username.to_string(),
        email = email.to_string(),
        employee_no = employee_no,
        role = role.to_string(),
    }
}

関数の仮引数名とフィールド名が同じでも問題はありません。しかし、同じものを 2 回も記述するのは冗長です。Rust では、このような場合は省略ができるようになっています。

fn create_employee(username: &String, email: &String, employee_no: u32) -> Employee {
    Employee {
        username = username.to_string(),
        email = email.to_string(),
        employee_no, // フィールド名だけでよい
        role = role.to_string(),
    }
}

また、フィールドの省略に関しては他のインスタンスを参照するという省略方法もあります。

let emp1 = Employee {
    username: String::from("yanashin18618"),
    email: String::from("yanashin@email.com"),
    employee_no = 1,
    role: String::from("Engineer"),
};

let emp2 = Employee {
    username: String::from("shinyay"),
    email: String::from("shinyay@email.com"),
    employee_no = 2,
    ..emp1
};

.. に続けてインスタンス名を記述します。emp2 の中で未定義な Employee フィールドを emp1 から参照してとりこむ記述方法です。

タプル構造体

Java には標準ではタプルという仕様がないので馴染みのない方もいるかもしれないですね。(Kotlin にはあります)

タプルというのは、順序付けられた複数の要素で構成されるデータの組み合わせのことです。複数の異なる型のデータやオブジェクトなどを格納できて、それぞれの要素には配列のように通し番号が採番されています。これによって要素を識別するようなデータ構造のことをタプルと呼びます。

Rust ではタプルは以下のようにデータ型を列挙して定義します。見てもらうとわかるように、フィールド名がありません。
そのため、扱う対象のモデルとしては、フィールド名に意味があまりないもの、またタプル名自体がフィールド名を連想させるものなどがいい気がします。

例えば、RGB カラーとか。以下の例では、IP アドレスを表しています。

struct Ipv4(u8, u8, u8, u8);
let address = Ipv4(128, 0, 0, 1);
println!("{}.{}.{}.{}", address.0, address.1, address.2, address.3)

ユニット構造体

さて、Rust では () のことをユニットと呼んでいました。

このユニット構造体は、フィールドを何も持たない構造体のことです。もはや構造体なのか?という気もしますが、トレイトを実装させるようなときに使いそうです。

メソッドと関連関数

今まで見てきた構造体はデータの集まりでした。この構造体に対して振る舞いをもたせるメソッド関連関数の定義について Day 31 で見ました。

このような使い方をしていくと、構造体を Java のクラスのような使い方ができますね。
とはいえ、Rust はオブジェクト指向言語ではないことを、お忘れなく。

Day 44 のまとめ

Rust の構造体について見てみました。既にトレイト関連関数などについて記事を書いていてるにも関わらず、今更の構造体でした。

構造体には、3 種類ありそれぞれの概要について見てみました。

  • (いわゆる普通の)構造体
  • タプル構造体
  • ユニット構造体

構造体のように要素をまとめていく仕組みをどれだけうまく使っていくかが、個人的にはキレイなコードを書いていくポイントかなって思ったりしています。構造体、トレイト、メソッドうまく使っていきたいなと思います。

(ちなみに、正直なところを言うと、まだきちんとユニット構造体を使ったコードを書いたことはないのです…)

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