Rust 1.36を早めに深掘り

こんにちは。ようやく家のPCをIvyBridgeから卒業してZen2に突撃することを決めたR&Dチームの齋藤（@aznhe21）です。

さて、本日、日本時間7/5(金)、Rust 1.36がリリースされました。この記事ではRust 1.36での変更点を詳しく紹介します。なお、この記事は公式リリースノートをベースに、意訳・追記をしています。

f:id:optim-tech:20190702194304p:plain

ピックアップ
変更点リスト
Cargo
Clippy
互換性メモ
関連リンク
さいごに
ライセンス表記

ピックアップ

個人的に注目する変更点を「ピックアップ」としてまとめました。全ての変更点を網羅したリストは変更点リストをご覧ください。

`Future`が安定化された

ついにこの時がやって来ました。多くの言語で非同期処理のデファクトスタンダードであるFuture（Promiseとも呼ばれる）がRust標準に導入されました。今のところはfuturesクレートを使うのとあまり変わりないように思えますが、今後のバージョン（Rust 1.39が予定されています）でasync/await構文が入り、今まで書けなかった処理やわかりにくかった処理が書けるようになります。

Futureのシステムに関する詳細は別の記事に書きましたのでそちらをご参照下さい。

`MaybeUninit`が安定化された

MaybeUninitによって未初期化状態であることが分かりやすくなり、また、Dropが実装された型でも安全に未初期化変数が使えるようになりました。 FFIやパフォーマンスの求められる場所でもこのような型が使いやすくなります。

また、今までmem::uninitializedを使っていた場合はRust 1.39.0から非推奨になるため早めに置き換えることをオススメします。

use std::mem::MaybeUninit;

fn main() {
  let v: u32 = unsafe {
    MaybeUninit::uninit().assume_init()
  };
  println!("{}", v); // uninitialized value

  let v: u32 = unsafe {
    MaybeUninit::zeroed().assume_init()
  };
  println!("{}", v); // 0
}

`alloc`クレートが安定化された

allocクレートは#![no_std]環境においてBoxやVecなどのヒープ確保が必要な機能が詰まったクレートです。組み込み環境やOS開発などのlibstdは使えないがヒープは使える環境においては、依然としてNightlyの機能*1を使う必要はあるものの、 APIの変更に怯えずBoxなどの機能を使えるようになります。

例えばalloc-cortex-mを使うとCortex向けベアメタルプログラムでもヒープ確保が出来るようです。

※以前の記事では1.36ですぐにヒープ確保が使えるような表現となっておりましたが、実際には上記の通りstable環境での使用はできません。確認不足でした。お詫び申し上げるとともに、謹んで訂正致します。（2019/09/27）

変更点リスト

言語

NLLがRust 2015でも有効化された
トレイトオブジェクトにおいて、トレイトを記述する順番によって意味が変わらないようになった。例えばdyn Send + fmt::Debugとdyn fmt::Debug + Sendは以前は違う意味であったが、Rust 1.36からは同じ意味になった

ライブラリ

HashMapの実装がhashbrown::HashMapによって置き換えられた。主なメリットとしてはパフォーマンスの向上が挙げられる他、将来的には#![no_std]環境でも使えるようになりそう
TryFromSliceErrorがFrom<Infallible>を実装するようになった
mem::needs_dropが定数関数として使えるようになった
alloc::Layout::from_size_align_uncheckedが定数関数として使えるようになった
StringがBorrowMut<str>を実装するようになった
io::CursorがDefaultを実装するようになった
NonNull::{dangling, cast}が定数関数として使えるようになった
allocクレートが安定化された。これにより、一部のクラス（Vec、BoxやArcなど）がヒープ確保の出来る#![no_std]環境でも使えるようになった
StringがFrom<&String>を実装するようになった
dbg!マクロに複数の引数を渡せるようになった。dbg!に複数の引数を渡した場合、戻り値は引数のタプルとなる
Result::{is_err, is_ok}が#[must_use]によってマークされ、戻り値を使わなかった場合に警告が発されるようになった

安定化されたAPI

`VecDeque::rotate_{left,right}`

VecDequeのデータを左、もしくは右に回転させる。

`Iterator::copied`

ドキュメント

Iterator<Item=&T>のTがCopyトレイトを実装するときに使えるもので、中身の値をコピーするイテレータを返す。実質Iterator::clonedと同じではあるが、TからCopyトレイトへの実装が消えたときでも誤ってコピーしてしまうことを防止できる。

`io::IoSlice`

ドキュメント

Write::write_vectoredで使われるバッファ用の型。

`io::IoSliceMut`

ドキュメント

Read::read_vectoredで使われるバッファ用の型。

`Read::read_vectored`

ドキュメント

複数のバッファに対して順に、一度に読み込むメソッド。データが途中までしか読み込めない場合、Read::readと同じく途中で切り上げる。

Unix系でのファイル操作などがreadvによって実装されるため、一度のシステムコールで複数のバッファに対して読み込める。

`Write::write_vectored`

ドキュメント

複数のバッファを順に、一度に書き込むメソッド。データが途中までしか書き込めない場合、Write::writeと同じく途中で切り上げる。

Unix系でのファイル操作などwritevによって実装されるため、一度のシステムコールで複数のバッファを書き込める。

`str::as_mut_ptr`

ドキュメント

文字列のスライスを生ポインタに変換する。

書き込むデータはUTF-8として適切なものでなければならない。

`mem::MaybeUninit`

ドキュメント

「初期化されていないかも知れない値」を表す。 mem::zeroedやmem::uninitializedと違い、そのままではDrop::dropを呼び出すことがないため扱いやすい。

MaybeUninit::writeによって初期化したあとはMaybeUninit::assume_initによって通常の型に変換することが出来る。

`pointer::align_offset`

ドキュメント

ポインタを、指定されたアラインに揃えるためのオフセットを返す。

`future::Future`

ドキュメント

「将来返される値」を表すトレイト。非同期処理に使う。

`task::Context`

ドキュメント

Future::pollに渡すコンテキスト。 Futureの処理が完了した際、このコンテキストによって管理されるWakerのwakeメソッドが呼び出される。

`task::RawWaker`

ドキュメント

Wakerによってラップされる生のインスタンス。 Wakerの各メソッドを仮想関数テーブルとして渡せるよう抽象化されている。

`task::RawWakerVTable`

ドキュメント

Wakerから呼び出される仮想関数のテーブルを管理する。

`task::Waker`

ドキュメント

Futureが処理を完了した場合や中断したことをランタイムに伝えるためのメソッドを提供する。

`task::Poll`

ドキュメント

Futureの戻り値で、「処理が完了したかどうか」を表す。 ReadyとPendingの状態があり、Futureの処理が完了していればReadyを返し、処理が未完了であればPendingを返す。

Cargo

追加

（Nightly限定）: -Z install-upgradeフィーチャーを追加した。古いクレートのアップデートに使える。 #6798
（Nightly限定）: public-dependencyフィーチャーを追加した。これによって依存関係の公開・非公開を設定出来るようになる。 #6772
ビルド対象の自動探索に関するドキュメントを詳細化した。 #6898
（Nightly限定）: ビルドのパイプライン化を設定項目のbuild.pipelining、あるいは環境変数のCARGO_BUILD_PIPELININGによって変更出来るようになった。 #6883
🔥 --offlineフラグによってcargoのネットワークアクセスを禁止できるようになった。 #6934 #6871

変更

publish = ["crates-io"]を指定することでクレートのcrates.io以外への公開を防げるようになった。 #6838
macOS: DYLD_FALLBACK_LIBRARY_PATHが設定されていない場合に限りデフォルトのパスを含めるようになった。また、/libをデフォルトのパスから除去した。 #6856
cargo publishにおいて、トークンが無効の場合は早期に終了するようになった。 #6854
HTTP/2ストリームのエラーを不確かなエラーとし、リクエストを再実行するようになった。 #6861
（Nightly限定）: publish-lockfileフィーチャーで大きな変更をした。デフォルトはtrueになり、バイナリクレートではCargo.lockは常に公開されるようになった。また、Cargo.lockは公開の際に再生成されるようになった。 cargo installはCargo.lockをデフォルトで無視し、--lockedが指定された場合のみロックファイルを使うようになった。また、ヤンクされたクレートが依存関係にいる場合は警告が出るようになった。 #6840
必須の依存関係をフィーチャーとして指定するとエラーが出るようになった。以前は警告が出るのみだった。 #6860
registry.indexの設定で相対的なfile:URLをサポートした。 #6873
macOS: デバッガが見つけられるように、.dSYMディレクトリのシンボリックリンクをサンプルバイナリと同じ場所に生成するようにした。 #6891
新規プロジェクトに生成されるデフォルトのCargo.tomlテンプレートに、ドキュメントへのリンクを含めるようにした。 #6881
クレートをダウンロードする時のメッセージ文を改善。 #6916 #6920
✨ logクレートを使用している場合にCargoのログが混ざらないよう、ログの設定に使う環境変数の名前をRUST_LOGからCARGO_LOGに変更した。 #6918
package.includeに記載されていなくてもパッケージにはCargo.tomlを常に含めるようにした。 #6925
package.include/package.excludeの値はグロブではなくgitignoreの形式にした。 #6924
crates.ioがタイムアウトしたときやステータスが正常でない場合のエラーメッセージを改善した。 #6936

パフォーマンス

いくつかのケースで依存性解決のパフォーマンスを改善した。 #6853
インデックス用JSONファイルの読み込みを最適化した。 #6880 #6912 #6940
各種パフォーマンスの改善。 #6867

修正

依存関係のビルドキャッシュをより注意深く追跡するようにした。これにより、ビルドを中止したあとに再始動したときの動作を改善した。 #6832
cargo runが非UTF-8の引数も正しく子プロセスに渡すようになった。 #6849
macOSに初期状態で入っているbash 3.2でのbash補完を修正した。 #6905
zsh補完を各種修正・改善した。 #6926 #6929
Cargo.lockファイルがないときにcargo updateが引数-pを無視するのを修正した。 #6904

Clippy

新規ルール: find_mapとfilter_map_next　#4039
新規ルール: path_buf_push_overwrite　#3954
path_buf_push_overwriteをnurseryに移動 #4013
redundant_closureをredundant_closureとredundant_closure_for_method_callsに分割した #4110
toplevel_ref_argを許容できるようになった #4007
or_fun_callがネストしたコンストラクタで検出されなかったのを修正 #4084
or_fun_callがenumのバリアントで検出されなかったのを修正 #4018
useless_let_if_seqが内部可変性で誤検出されていたのを修正 #4035
redundant_closureが関数以外の型で誤検出されていたのを修正 #4008
let_and_returnが属性の付いたletで誤検出されていたのを修正 #4024
module_name_repetitionsが属性に対して誤検出されていたのを修正 #4006
assertions_on_constantsがdebug_assert!で誤検出されていたのを修正 #3989
map_cloneにおいて、.copied()が使える場合はそれを提案するようになった #3970 #4043
search_is_someで不要な参照キャプチャを提案していたのを修正 #4049
naive_bytecountの適用性を修正 #3984
while_let_loopの適用性を修正 #3975
too_many_argumentsの診断メッセージを改善 #4053
cast_losslessの診断メッセージを改善 #4021
マクロの脱糖時の処理を改善 #4082
unnecessary_castをマクロ内で検出しないようになった #4026
approx_constantのドキュメントにおいて既知の問題（"Known problems"）セクションを削除した #4027
suspicious_else_formattingにおける内部コンパイラエラーを修正 #3960
decimal_literal_representationにおける内部コンパイラエラーを修正 #3931

互換性メモ

mem::MaybeUninitが安定化されたため、mem::uninitializedの使用は推奨されなくなった。 Rust 1.39.0からは廃止予定*2となる

さいごに

ついにFutureが入り、Rust標準で非同期処理を簡単に書くための準備が整いました。 futuresやtokioも対応が既に着々と進みつつあり、直に利用できるようになるでしょう。 async/await構文も順調にいけば1.38で導入されるようなので、早くも1.38が待ちきれない（6週間ぶり3度目）ですね。

オプティムでは雨にも負けないエンジニアを募集しています。

ライセンス表記

この記事はApache 2/MITのデュアルライセンスで公開されている公式リリースノートを翻訳・追記をしています
冒頭の画像中にはRust公式サイトで配布されているロゴを使用しており、このロゴはMozillaによってCC-BYの下で配布されています
冒頭の画像はいらすとやさんの画像を使っています。いつもありがとうございます

MIT License

Permission is hereby granted, free of charge, to any
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limitation the rights to use, copy, modify, merge,
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The above copyright notice and this permission notice
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Apache License

                              Apache License
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       as part of the Derivative Works; within the Source form or
       documentation, if provided along with the Derivative Works; or,
       within a display generated by the Derivative Works, if and
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   defend, and hold each Contributor harmless for any liability
   incurred by, or claims asserted against, such Contributor by reason
   of your accepting any such warranty or additional liability.

END OF TERMS AND CONDITIONS

APPENDIX: How to apply the Apache License to your work.

   To apply the Apache License to your work, attach the following
   boilerplate notice, with the fields enclosed by brackets "[]"
   replaced with your own identifying information. (Don't include
   the brackets!)  The text should be enclosed in the appropriate
   comment syntax for the file format. We also recommend that a
   file or class name and description of purpose be included on the
   same "printed page" as the copyright notice for easier
   identification within third-party archives.

Copyright [yyyy] [name of copyright owner]

Licensed under the Apache License, Version 2.0 (the "License");
you may not use this file except in compliance with the License.
You may obtain a copy of the License at

  http://www.apache.org/licenses/LICENSE-2.0

Unless required by applicable law or agreed to in writing, software
distributed under the License is distributed on an "AS IS" BASIS,
WITHOUT WARRANTIES OR CONDITIONS OF ANY KIND, either express or implied.
See the License for the specific language governing permissions and
limitations under the License.

*1:alloc_error_handler、場合によってはallocator_apiも含む

*2:deprecated

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安定化されたAPI

`VecDeque::rotate_{left,right}`

`Iterator::copied`

`io::IoSlice`

`io::IoSliceMut`

`Read::read_vectored`

`Write::write_vectored`

`str::as_mut_ptr`

`mem::MaybeUninit`

`pointer::align_offset`

`future::Future`

`task::Context`

`task::RawWaker`

`task::RawWakerVTable`

`task::Waker`

`task::Poll`

Cargo

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変更

パフォーマンス

修正

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io::IoSliceMut

Read::read_vectored

Write::write_vectored

str::as_mut_ptr

mem::MaybeUninit

pointer::align_offset

future::Future

task::Context

task::RawWaker

task::RawWakerVTable

task::Waker

task::Poll

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`VecDeque::rotate_{left,right}`

`Iterator::copied`

`io::IoSlice`

`io::IoSliceMut`

`Read::read_vectored`

`Write::write_vectored`

`str::as_mut_ptr`

`mem::MaybeUninit`

`pointer::align_offset`

`future::Future`

`task::Context`

`task::RawWaker`

`task::RawWakerVTable`

`task::Waker`

`task::Poll`