# Rust クイックリファレンス

*所有権、型、トレイト、パターンマッチングの基本*

> Source: The Rust Programming Language (doc.rust-lang.org) · MIT

## 基本

### Hello World

```
fn main() {
    println!("Hello, World!");
}
```

### Cargoコマンド

```
cargo new my_project    # create new project
cargo build             # compile (debug)
cargo build --release   # compile (optimized)
cargo run               # build and run
cargo test              # run tests
```

### プロジェクト構造

| Command | Description |
|---------|-------------|
| `Cargo.toml` | プロジェクトマニフェスト（依存関係、メタデータ） |
| `src/main.rs` | バイナリクレートのエントリーポイント |
| `src/lib.rs` | ライブラリクレートのルート |
| `tests/` | 統合テストディレクトリ |

## 変数と可変性

### 束縛と可変性

```
let x = 5;              // immutable by default
let mut y = 10;         // mutable
y += 1;
const MAX: u32 = 100;   // compile-time constant
```

### シャドウイング

```
let x = 5;
let x = x + 1;          // shadows previous x
let x = "now a string"; // can change type
```

### スカラー型

| Command | Description |
|---------|-------------|
| `i8..i128, isize` | 符号付き整数 |
| `u8..u128, usize` | 符号なし整数 |
| `f32, f64` | 浮動小数点数（デフォルトf64） |
| `bool` | `true` / `false` |
| `char` | Unicodeスカラー値（4バイト） |

### 複合型

```
let tup: (i32, f64, char) = (42, 6.4, 'z');
let (a, b, c) = tup;        // destructure
let arr: [i32; 3] = [1, 2, 3];
let first = arr[0];
```

## 関数

### 定義

```
fn add(a: i32, b: i32) -> i32 {
    a + b   // no semicolon = return expression
}
```

### クロージャ

```
let double = |x: i32| x * 2;
let sum: i32 = vec![1, 2, 3]
    .iter()
    .map(|x| x * 2)
    .sum();
```

### 関数ポインタとトレイト

| Command | Description |
|---------|-------------|
| `fn(T) -> U` | 関数ポインタ型 |
| `Fn(T) -> U` | 借用するクロージャ |
| `FnMut(T) -> U` | 可変借用するクロージャ |
| `FnOnce(T) -> U` | 所有権を取るクロージャ |

## 制御フロー

### If / Else

```
let status = if score >= 90 { "A" }
             else if score >= 80 { "B" }
             else { "C" };  // if is an expression
```

### ループ

```
loop { break; }                  // infinite
while condition { }              // while
for item in &vec { }             // iterator
for i in 0..10 { }              // range
for (i, v) in vec.iter().enumerate() { }
```

### ループラベル

```
'outer: for i in 0..5 {
    for j in 0..5 {
        if i + j > 6 { break 'outer; }
    }
}
```

## 所有権と借用

### 所有権のルール

> 1. 各値にはちょうど1つの所有者がいる。
2. 所有者がスコープを外れると値はドロップされる。
3. 値はムーブまたはクローンできる。

### ムーブとクローン

```
let s1 = String::from("hello");
let s2 = s1;          // s1 is moved, no longer valid
let s3 = s2.clone();  // deep copy, both valid
```

### 借用

```
fn len(s: &String) -> usize { s.len() }  // shared ref
fn push(s: &mut String) { s.push('!'); }  // mutable ref
// Rule: many &T OR one &mut T, never both
```

### ライフタイム

```
fn longest<'a>(a: &'a str, b: &'a str) -> &'a str {
    if a.len() > b.len() { a } else { b }
}
```

## 構造体と列挙型

### 構造体

```
struct User {
    name: String,
    age: u32,
    active: bool,
}
let u = User { name: String::from("Alice"), age: 30, active: true };
```

### implブロック

```
impl User {
    fn new(name: &str, age: u32) -> Self {
        Self { name: name.to_string(), age, active: true }
    }
    fn greeting(&self) -> String {
        format!("Hi, {}", self.name)
    }
}
```

### 列挙型

```
enum Shape {
    Circle(f64),
    Rect { w: f64, h: f64 },
    Point,
}
let s = Shape::Circle(5.0);
```

## パターンマッチング

### match式

```
match shape {
    Shape::Circle(r) => std::f64::consts::PI * r * r,
    Shape::Rect { w, h } => w * h,
    Shape::Point => 0.0,
}
```

### If LetとWhile Let

```
if let Some(val) = optional {
    println!("{val}");
}
while let Some(top) = stack.pop() {
    println!("{top}");
}
```

### パターン構文

| Command | Description |
|---------|-------------|
| `_` | ワイルドカード、何にでもマッチ |
| `x @ 1..=5` | マッチした範囲を`x`に束縛 |
| `(a, b, ..)` | タプルを分解、残りを無視 |
| `Some(x) if x > 0` | マッチガード |
| `Foo { x, .. }` | 構造体、他のフィールドを無視 |

## エラー処理

### ResultとOption

```
enum Result<T, E> { Ok(T), Err(E) }
enum Option<T>    { Some(T), None }
```

### ?演算子

```
fn read_file(path: &str) -> Result<String, io::Error> {
    let mut s = String::new();
    File::open(path)?.read_to_string(&mut s)?;
    Ok(s)
}
```

### エラーの処理

```
match result {
    Ok(val) => println!("{val}"),
    Err(e) => eprintln!("Error: {e}"),
}
let val = result.unwrap_or(0);
let val = result.unwrap_or_else(|_| default());
```

### よく使うメソッド

| Command | Description |
|---------|-------------|
| `.unwrap()` | 値を取得またはパニック |
| `.expect(msg)` | 値を取得またはメッセージ付きでパニック |
| `.unwrap_or(default)` | 値を取得またはデフォルトを使用 |
| `.map(f)` | Ok/Someの値を変換 |
| `.and_then(f)` | 操作を連鎖（フラットマップ） |
| `.is_ok() / .is_some()` | 真偽チェック |

## トレイト

### 定義と実装

```
trait Summary {
    fn summarize(&self) -> String;
    fn preview(&self) -> String {   // default impl
        format!("{}...", &self.summarize()[..20])
    }
}
impl Summary for User {
    fn summarize(&self) -> String { self.name.clone() }
}
```

### トレイト境界

```
fn notify(item: &impl Summary) { }
fn notify<T: Summary + Display>(item: &T) { }
fn notify(item: &(impl Summary + Display)) { }
```

### よく使うトレイト

| Command | Description |
|---------|-------------|
| `Display` | ユーザー向けの文字列フォーマット |
| `Debug` | デバッグフォーマット（`{:?}`） |
| `Clone, Copy` | 複製（ディープ / ビット単位） |
| `PartialEq, Eq` | 等価比較 |
| `PartialOrd, Ord` | 順序比較 |
| `Iterator` | 反復のための`next()` |
| `From, Into` | 型変換 |
| `Default` | デフォルト値のコンストラクタ |

## コレクション

### Vec

```
let mut v: Vec<i32> = vec![1, 2, 3];
v.push(4);
v.pop();              // returns Option<i32>
let first = &v[0];   // panics if empty
let first = v.get(0); // returns Option<&i32>
```

### HashMap

```
use std::collections::HashMap;
let mut m = HashMap::new();
m.insert("key", 42);
m.entry("key").or_insert(0);
if let Some(val) = m.get("key") { }
```

### String

```
let s = String::from("hello");
let s = "hello".to_string();
let combined = format!("{} {}", s, "world");
for c in s.chars() { }   // iterate characters
```

### イテレータ

```
let sum: i32 = vec![1, 2, 3].iter().sum();
let doubled: Vec<_> = v.iter().map(|x| x * 2).collect();
let evens: Vec<_> = v.iter().filter(|x| *x % 2 == 0).collect();
```

## 並行処理

### スレッド

```
use std::thread;
let handle = thread::spawn(|| {
    println!("from spawned thread");
});
handle.join().unwrap();
```

### チャンネル

```
use std::sync::mpsc;
let (tx, rx) = mpsc::channel();
tx.send(42).unwrap();
let val = rx.recv().unwrap();
```

### 共有状態

| Command | Description |
|---------|-------------|
| `Arc<T>` | アトミック参照カウント（スレッドセーフなRc） |
| `Mutex<T>` | 相互排他、ロックして内部値にアクセス |
| `RwLock<T>` | 複数の読み取りまたは1つの書き込み |
| `Send` | トレイト：スレッド間の転送が安全 |
| `Sync` | トレイト：スレッド間の参照共有が安全 |

## マクロと属性

### よく使うマクロ

| Command | Description |
|---------|-------------|
| `println!()` | 改行付きで出力 |
| `format!()` | フォーマットされたStringを返す |
| `vec![]` | リテラルからVecを作成 |
| `todo!()` | プレースホルダー、実行時にパニック |
| `assert!(expr)` | exprがfalseならパニック |
| `assert_eq!(a, b)` | a != bならパニック |

### Derive属性

```
#[derive(Debug, Clone, PartialEq)]
struct Point { x: f64, y: f64 }
// Auto-implements Debug, Clone, PartialEq
```

### テスト属性

```
#[cfg(test)]
mod tests {
    use super::*;
    #[test]
    fn it_works() { assert_eq!(add(2, 2), 4); }
    #[test]
    #[should_panic]
    fn it_panics() { panic!("boom"); }
}
```