プログラミング

Rustの構造体とメソッド

Last Updated: 04/03/2025
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了解しました。以下に、Rustの構造体（struct）内でメソッド（methods）を使用する方法について、完全かつ包括的な日本語の記事を記載します。

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Rustにおける構造体（Struct）とメソッド（Methods）

Rustは、システムプログラミング向けに設計された安全で高速なプログラミング言語です。Rustでは、struct（構造体）を使用してデータの集まりを定義することができますが、構造体には関数やメソッドを関連付けることもできます。これにより、構造体のデータを操作するための機能を効率的に提供することができます。

この記事では、Rustにおける構造体内でメソッドを定義し、利用する方法について詳しく解説します。

1. 構造体（Struct）の定義

まず、Rustにおける構造体とは、複数の関連するデータを一つの単位としてまとめるためのものです。以下のコードは、Personという構造体を定義する例です。

rust
struct Person {
    name: String,
    age: u32,
}

この構造体には、name（名前）とage（年齢）という2つのフィールドがあります。このようにして、データを一つの構造体でまとめることができます。

2. 構造体にメソッドを定義する

Rustでは、構造体にメソッドを追加するために、impl（インプリメンテーション）ブロックを使用します。implブロック内に関数を定義することで、その構造体に対する操作をまとめることができます。以下に例を示します。

rust
impl Person {
    // メソッドを定義
    fn new(name: String, age: u32) -> Person {
        Person { name, age }
    }

    // メソッド：名前を取得
    fn get_name(&self) -> &str {
        &self.name
    }

    // メソッド：年齢を取得
    fn get_age(&self) -> u32 {
        self.age
    }

    // メソッド：年齢を更新
    fn set_age(&mut self, new_age: u32) {
        self.age = new_age;
    }
}

このコードでは、Person構造体に3つのメソッドを定義しています。

  • new：構造体の新しいインスタンスを作成するためのコンストラクタメソッド。
  • get_name：名前を取得するメソッド。
  • get_age：年齢を取得するメソッド。
  • set_age：年齢を更新するメソッド。

implブロック内のメソッドでは、selfという特殊なキーワードを使用します。&selfはメソッドが参照を借りることを示し、&mut selfは構造体を変更するための可変な参照を借りることを意味します。

3. メソッドの呼び出し

構造体のインスタンスを作成した後、定義したメソッドを呼び出すことができます。以下にその例を示します。

rust
fn main() {
    // 新しいPersonインスタンスを作成
    let mut person = Person::new("Taro".to_string(), 30);

    // 名前を取得
    println!("名前: {}", person.get_name());

    // 年齢を取得
    println!("年齢: {}", person.get_age());

    // 年齢を更新
    person.set_age(31);

    // 更新された年齢を取得
    println!("更新された年齢: {}", person.get_age());
}

このコードでは、Person構造体のインスタンスを作成し、get_name、get_age、set_ageメソッドを使用しています。set_ageメソッドでは、personの年齢を変更しています。

4. メソッドの戻り値と引数

Rustでは、メソッドに引数を渡し、戻り値を返すことも可能です。例えば、以下のようにメソッドを変更して、set_ageメソッドが戻り値を返すようにすることができます。

rust
impl Person {
    // メソッド：年齢を設定し、変更された年齢を返す
    fn set_age(&mut self, new_age: u32) -> u32 {
        self.age = new_age;
        self.age
    }
}

このように変更すると、set_ageメソッドは年齢を設定するだけでなく、設定後の年齢も返すようになります。

5. メソッドチェーン

Rustでは、メソッドチェーンを利用して、メソッドを連続して呼び出すことができます。例えば、次のように書くことができます。

rust
fn main() {
    let mut person = Person::new("Hanako".to_string(), 25);

    // メソッドチェーン
    println!("名前: {}, 年齢: {}", person.get_name(), person.set_age(26));
}

ここでは、set_ageメソッドを呼び出した後、get_nameメソッドも呼び出しています。このように、メソッドチェーンを利用するとコードが簡潔に書ける場合があります。

6. メソッドのアクセス修飾子

Rustでは、構造体のフィールドやメソッドにアクセス修飾子を指定することができます。デフォルトでは、フィールドやメソッドはプライベート（private）ですが、pubキーワードを使用することでパブリックにすることができます。

rust
pub struct Person {
    pub name: String,
    age: u32,
}

impl Person {
    pub fn new(name: String, age: u32) -> Person {
        Person { name, age }
    }

    pub fn get_name(&self) -> &str {
        &self.name
    }

    pub fn get_age(&self) -> u32 {
        self.age
    }
}

ここでは、nameフィールドとnewメソッド、get_nameメソッドをpubとして公開しています。これにより、外部のコードからこれらのメソッドやフィールドにアクセスできるようになります。

7. 結論

Rustの構造体とメソッドは、データのカプセル化と操作のために非常に強力なツールです。implブロックを使用することで、構造体に対して関連するメソッドを効率的に定義することができ、コードの可読性と再利用性を向上させることができます。

構造体のインスタンスを作成し、そのインスタンスに関連するメソッドを呼び出すことで、データの管理と操作が簡単になります。Rustのシステムプログラミングの特性を活かして、より効率的で安全なコードを記述できるようになります。

これで、Rustにおける構造体とメソッドの使用方法についての完全な説明を終わります。

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