【Rust入門】概要や環境構築、プログラムの作成方法を詳しく解説！

近年、C言語やC++に代わる高速で安全性の高いプログラミング言語としてRustの注目が高まっています。C言語やC++の代わりにRustを使うメリットにはどのようなものがあるのでしょうか。

この記事は、Rustの言語に関する基礎知識の解説や環境構築、プログラムの作成方法などを解説するRust入門者向けの記事です。

INDEX

【Rust入門】そもそもRustとは？
入門者がRustを使うメリットとは？
いざ、Rust入門！具体的なやり方を解説！

【Rust入門】そもそもRustとは？

RustはMozilla社が支援するオープンソースのプログラミング言語であり、2015年に登場した比較的新しいプログラミング言語です。MicrosoftやGoogleがOS開発にRustを採用するなど、C言語やC++に代わる新たなカーネル開発のプログラミング言語として注目されています。

Rustでできること

RustはC言語やC++でこれまで開発されてきたOSコアの開発で利用されることが多い言語です。先程も軽く触れたとおり、Microsoftは2019年11月からWindowsの開発にRustを採用しており、GoogleもAndroid OSの開発にRustを採用すると発表しています。また、Linuxカーネルの開発にRustを採用する動きもあり、まさにC言語やC++に代わる新たな言語と言えるでしょう。

それ以外にも、組み込み系の開発やWebアプリケーションのバックエンド開発も可能です。

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入門者がRustを使うメリットとは？

Rustは「効率的で信頼できるソフトウェアを誰もが作れる言語」として公開されています。Rustは実行速度が速く、安全性が高いという特徴を持つ言語です。加えて、新しい言語であるため多くの言語を参考にした扱いやすい文法であり、入門者にも最適な言語と言えるでしょう。特に、OS開発や組み込み系の開発に携わりたいと考えている方にはおすすめの言語です。

実行速度の速さ

Rustは仮想マシンを使用せずに直接機械語にコンパイルできるため、C言語に匹敵する実行速度が実現できます。加えて、プログラム実行時に不要となったメモリ領域を自動で開放する「ガーベジコレクション」の機能がない代わりに、独自のメモリ管理機能を持っています。

C言語やC++では手動でメモリを管理する必要がありますが、ガーベジコレクション機能も含めてこれらは実行速度の低下につながる要因です。Rustは独自のメモリ管理機能によって実行速度の速さと安全性まで実現できます。

安全性の高さ

C言語やC++を利用する際には、安全性の面でメモリ管理が特に重要視されます。セキュリティ上の脆弱性の多くはメモリ利用に関するバグに起因するとされており、C言語やC++におけるOS開発での弱点の一つとなっていました。

Rustでは、独自のメモリ管理機能によってメモリ安全性を実現しています。具体的には、所有権・借用・ライフタイムという概念を持ち、自動的なメモリ管理によってメモリリークやリソースリークなどのバグを防ぐことが可能です。

メモリの安全性はコンパイル時にチェックされ、MicrosoftやGoogleはこの安全性の高さを最も評価し、Rustを採用しています。

いざ、Rust入門！具体的なやり方を解説！

それでは、実際にRustを触ってみましょう。ここでは、環境構築から簡単なプログラムを作成するまでの具体的な手順を紹介します。

Rust入門1　インストール

RustのインストールはWindowsとMacでそれぞれ手順が異なります。

また、Windowsの場合は「Visual Studio C++ Build tools」も併せてインストールする必要がある点にも注意してください。

【Windowsでのインストール手順】

1.公式サイトにアクセスし、インストーラをダウンロード

　※32bit/64bitはご利用の環境に合わせて選択してください

2.インストーラを実行した際に次の画面が表示された場合は2-1へ、表示されなかった場合は3へ進んでください。

　※「Visual Studio C++ Build tools」がインストールされていない場合に表示される

2-1.「Microsoft C++ Build Tools」のサイトを開き、「Build Toolsのダウンロード」をクリックしてください。

　※Microsoft C++ Build Toolsは、Visual Studioを利用せずに必要なライブラリ類をインストールできるツール

2-2.インストーラを実行し、「続行」をクリックしてください。

2-3.ワークロードタブで「C++によるデスクトップ開発」にチェックを入れ、右ペインで「Windows 10 SDK」にチェックが入っていることを確認してください。

2-4.言語パックタブで「日本語」「英語」にチェックを入れ、インストールボタンをクリックしてください。

2-5.インストール完了後、Rustのインストール画面に戻り、「y」を入力してください。

3.インストール設定画面で「1」を入力し、Rustのインストールを開始してください。

　※Rustのバージョンやインストール場所を変更したい場合は「2」を入力してください。

4.「Rust is installed now. Great!」と表示されればインストール終了です。

5.コマンドプロンプトで「cargo –version」と入力し、バージョンが表示されれば正常にインストールが完了していることを確認できます。

【Macでのインストール手順】

Macの場合は、ターミナルを開いて以下のコマンドを実行することでインストーラを実行できます。

curl --proto '=https' --tlsv1.2 -sSf https://sh.rustup.rs | sh

1	curl --proto '=https' --tlsv1.2 -sSf https://sh.rustup.rs \| sh

コマンド実行後はWindowsでのインストールと同様の手順で進めます。

ここでも、インストールオプションはデフォルトの「1」を選択しました。

必要なライブラリのインストールが始まり、「Rust is installed now. Great!」と表示されればインストール完了です。

新たにターミナルを開き直し「cargo –version」を入力してバージョンが表示されることを確認してください。

Rust入門2　Hello World!

プログラミング言語の最初の一歩「Hello World!」をRustで実行してみましょう。

1.任意の場所にディレクトリを作成して、カレントディレクトリを変更してください。

2.「cargo new hello_world」を実行してください。

3.カレントディレクトリを「hello_world」に変更し、「cargo run」を実行。「Hello, world!」と表示されることを確認してください。

Rustは新たにプロジェクトを作成した時点で、Hello Worldと表示されるコードが自動的に作成されます。ソースコードはプロジェクトを作成したディレクトリ内の「src」の中に「main.rs」として保存されています。

「println!」の中身を変えることで、出力結果が変更できるため試してみましょう。

Rust入門3　簡単なプログラムを作成

ここからはもう少し踏み込んだコーディングを行いましょう。変数や条件分岐、繰り返し処理をRustで行ってみます。

以下のコードは変数を定義し、条件分岐によって出力する内容を変更するものです。

Rustではさまざまな基本データ型をサポートしており、次に上げるようなタイプがあります。

符号付き整数：i8,i16,i32,i64,i128,isize
符号なし整数：u8,u16,u32,u64,u128,usize
浮動小数点：f32,f64
文字型：char
論理値：bool　　　　　　　　など

コードの中では明示的に変数numをi32（32ビットの符号付き整数）として宣言していますが、宣言をしない場合は自動的に変数の型が決められます。整数はi32、浮動小数点はf64がデフォルトです。

それぞれの変数に格納された数値を表示し、合計値も表示するコードとなっています。加えて、if文を使った条件分岐によって合計値が1000未満の場合は「total under 1000」、1000以上の場合は「total over 1000」と表示するようにしており、今回は1000以上となるため実行結果は次のようになります。