プログラミング

Rustのジェネリック型入門

Last Updated: 03/03/2025
15 1 minute read

Rustにおける「ジェネリック型（Generic Types）」は、コードの柔軟性と再利用性を向上させるために重要な機能です。ジェネリック型は、関数、構造体、列挙型、トレイトなどで使うことができ、型を具体的に指定することなく、抽象的な型を操作することを可能にします。これにより、コードはより汎用的で、異なる型に対しても同じロジックを適用できるようになります。

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ジェネリック型の基本

Rustにおけるジェネリック型の基本的な概念は、型パラメータを使って関数や構造体が任意の型を受け入れられるようにすることです。これにより、異なる型に対して共通のコードを記述でき、コードの重複を減らすことができます。

例えば、整数と浮動小数点数の両方に対応する関数を作りたい場合、通常であればそれぞれ異なる関数を定義しなければなりません。しかし、ジェネリック型を使用することで、次のように同じ関数を使うことができます。

rust
fn print_value(value: T) {
    println!("{:?}", value);
}

この例では、Tは型パラメータであり、print_value関数はどんな型の値でも受け入れられるようになっています。関数が呼び出されるときに、Tは具体的な型に置き換えられます。

ジェネリック型の使い方

Rustでは、関数、構造体、列挙型、トレイトなどでジェネリック型を使うことができます。それぞれの使い方を具体的に見ていきましょう。

1. ジェネリック型を使った関数

先ほどの例のように、関数でもジェネリック型を使用することができます。ジェネリック型は関数の引数や戻り値の型を抽象化し、異なる型で同じ処理を行うことを可能にします。

rust
fn largestPartialOrd>(list: &[T]) -> T {
    let mut largest = &list[0];
    for item in list {
        if item > largest {
            largest = item;
        }
    }
    *largest
}

この例では、T: PartialOrdという制約がついており、Tが比較可能であることが要求されています。これにより、関数はT型の要素が並んだスライスに対して最大値を返すことができます。

2. ジェネリック型を使った構造体

Rustでは、構造体にもジェネリック型を使うことができます。構造体はそのまま任意の型のデータを保持することができ、異なる型に対して同じロジックを適用できます。

rust
struct Point {
    x: T,
    y: T,
}

let p1 = Point { x: 5, y: 10 };
let p2 = Point { x: 1.0, y: 4.0 };

この構造体Pointは、Tという型パラメータを持ち、xとyのフィールドはどちらも同じ型Tを持ちます。これにより、PointやPointなど、任意の型でインスタンス化することができます。

3. ジェネリック型とトレイト

Rustでは、トレイトにもジェネリック型を使用することができます。トレイトは、型に対して特定のメソッドが実装されていることを保証するために使います。ジェネリック型を使うことで、異なる型に対して共通のメソッドを提供することができます。

rust
trait Summary {
    fn summarize(&self) -> String;
}

struct NewsArticle {
    headline: String,
    content: String,
}

impl Summary for NewsArticle {
    fn summarize(&self) -> String {
        format!("{}, {}", self.headline, self.content)
    }
}

fn notify(item: T) {
    println!("Breaking news: {}", item.summarize());
}

このコードでは、Summaryというトレイトを定義し、NewsArticle構造体に対して実装しています。notify関数はSummaryトレイトを実装した型に対して動作します。

ジェネリック型の制約

ジェネリック型には制約をつけることができ、これにより型の特性を限定できます。例えば、T: Cloneという制約を使うと、T型はCloneトレイトを実装していなければなりません。

rust
fn duplicateClone>(item: T) -> (T, T) {
    (item.clone(), item)
}

この例では、TがCloneトレイトを実装していることを保証するために、T: Cloneという制約をつけています。これにより、item.clone()が安全に呼び出せるようになります。

ジェネリック型とライフタイム

Rustでは、ジェネリック型にライフタイムパラメータを組み合わせることもできます。これにより、参照の有効範囲を明示的に指定することができ、メモリ安全性を確保します。

rust
fn longest<'a, T>(s1: &'a str, s2: &'a str) -> &'a str {
    if s1.len() > s2.len() {
        s1
    } else {
        s2
    }
}

この関数では、'aというライフタイムパラメータを使って、s1とs2の参照のライフタイムを一致させています。このようにして、関数内で参照が無効にならないようにしています。

結論

Rustにおけるジェネリック型は、コードの柔軟性と再利用性を高め、型に依存しない汎用的なプログラムを書くために不可欠な要素です。ジェネリック型を使用することで、異なる型に対して同じロジックを適用でき、コードの重複を減らし、保守性を高めることができます。ジェネリック型とその制約をうまく活用することで、安全で効率的なRustプログラミングが可能になります。

Last Updated: 03/03/2025
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