Rust 1.47を早めに深掘り

Rust
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こんにちは、R&Dチームの齋藤（@aznhe21）です。 もうじきOculus Quest 2が発売されるということでドキがムネムネしています。 単体で動くVRヘッドセットなのに解像度はハイエンドレベルということで期待が膨らむばかりです。

さて、本日、日本時間10/9(金)、Rust 1.47がリリースされました。 この記事ではRust 1.47での変更点を詳しく紹介します。

10/9はVimで有名なウガンダがイギリスから独立した日 ウガンダの恵まれない子供たちに援助を！

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。

あらゆる要素数の配列で標準トレイト実装が使えるようになった

配列に対する標準ライブラリのトレイト実装は、これまで要素数が32までの配列に限って実装されていました。 それもそのはず、配列の型は要素数ごとに異なるものであるため、トレイト実装はそれぞれの要素数に対して行わなければなりません。

impl<T> Trait for [T; 0] { ... }
impl<T> Trait for [T; 1] { ... }
impl<T> Trait for [T; 2] { ... }
impl<T> Trait for [T; 3] { ... }
impl<T> Trait for [T; 4] { ... }
// ...

マクロで簡略化して大量に定義が出来るとは言え、メモリの制限もありますし、この方法では結局のところある程度の数までしか定義することは出来ません。 標準ライブラリはこの数を32までとして定義していました。

fn main() {
    // 例えばPartialEqの実装は要素数32までは定義されていた
    assert_eq!([0; 32], [0; 32]);
    // しかし要素数33では定義されておらず、Rust 1.46まではエラー
    assert_eq!([0; 33], [0; 33]);
}

Rust 1.47からは（今のところ標準ライブラリ内部だけで使える、定数ジェネリクスという機能を使い）あらゆる要素数で標準トレイト実装が使えるようになりました。

fn main() {
    // 要素数100万でも平気へっちゃら
    println!("{:?}", [(); 1_000_000]);
}

パニック時のバックトレースがコンパクトになった

パニック時に表示されるバックトレースは（RUST_BACKTRACE=1が必要とは言え）バグの箇所を発見するのにとても便利です。 ただ、これまではランタイム内部の関数まで表示されており、実際にはどこでパニックしていたかを目で探す必要がありました。

Rust 1.47からはほとんどの内部関数が非表示になり、どこでパニックしたかが一目瞭然となりました。 なお、RUST_BACKTRACE=fullとすれば全てのバックトレースが表示されます。

fn main() {
    panic!();
}

Rust 1.47のバックトレース

thread 'main' panicked at 'explicit panic', src/main.rs:2:5
stack backtrace:
   0: std::panicking::begin_panic
             at /rustc/d6646f64790018719caebeafd352a92adfa1d75a/library/std/src/panicking.rs:497
   1: playground::main
             at ./src/main.rs:2
   2: core::ops::function::FnOnce::call_once
             at /rustc/d6646f64790018719caebeafd352a92adfa1d75a/library/core/src/ops/function.rs:227

Rust 1.46のバックトレース

thread 'main' panicked at 'explicit panic', src/main.rs:2:5
stack backtrace:
   0: backtrace::backtrace::libunwind::trace
             at /cargo/registry/src/github.com-1ecc6299db9ec823/backtrace-0.3.46/src/backtrace/libunwind.rs:86
   1: backtrace::backtrace::trace_unsynchronized
             at /cargo/registry/src/github.com-1ecc6299db9ec823/backtrace-0.3.46/src/backtrace/mod.rs:66
   2: std::sys_common::backtrace::_print_fmt
             at src/libstd/sys_common/backtrace.rs:78
   3: <std::sys_common::backtrace::_print::DisplayBacktrace as core::fmt::Display>::fmt
             at src/libstd/sys_common/backtrace.rs:59
   4: core::fmt::write
             at src/libcore/fmt/mod.rs:1076
   5: std::io::Write::write_fmt
             at src/libstd/io/mod.rs:1537
   6: std::sys_common::backtrace::_print
             at src/libstd/sys_common/backtrace.rs:62
   7: std::sys_common::backtrace::print
             at src/libstd/sys_common/backtrace.rs:49
   8: std::panicking::default_hook::{{closure}}
             at src/libstd/panicking.rs:198
   9: std::panicking::default_hook
             at src/libstd/panicking.rs:217
  10: std::panicking::rust_panic_with_hook
             at src/libstd/panicking.rs:526
  11: std::panicking::begin_panic
             at /rustc/04488afe34512aa4c33566eb16d8c912a3ae04f9/src/libstd/panicking.rs:456
  12: playground::main
             at src/main.rs:2
  13: std::rt::lang_start::{{closure}}
             at /rustc/04488afe34512aa4c33566eb16d8c912a3ae04f9/src/libstd/rt.rs:67
  14: std::rt::lang_start_internal::{{closure}}
             at src/libstd/rt.rs:52
  15: std::panicking::try::do_call
             at src/libstd/panicking.rs:348
  16: std::panicking::try
             at src/libstd/panicking.rs:325
  17: std::panic::catch_unwind
             at src/libstd/panic.rs:394
  18: std::rt::lang_start_internal
             at src/libstd/rt.rs:51
  19: std::rt::lang_start
             at /rustc/04488afe34512aa4c33566eb16d8c912a3ae04f9/src/libstd/rt.rs:67
  20: main
  21: __libc_start_main
  22: _start

ビルド用依存クレートが最適化されなくなった

Cargo.tomlのbuild-dependenciesに指定していたクレートが、デフォルトでは最適化ビルドでも最適化されなくなりました。 これによりビルド時間が短縮される可能性があります。

そもそもbuild-dependenciesというのは「ビルド時のみに使うクレート」であり、例えばクレートの中でCMakeプロジェクトをビルドできるcmakeクレートなどがあります。 これらのクレートは最終的に出力されるバイナリとは違って多少遅くても、またデバッグ情報が残っていても問題にはなりません。 むしろ最適化というのは時間が掛かる処理であるため、実行時間よりもビルド時間のほうが長くなることが往々にしてあります。

Rust 1.47からはデフォルトでこれらビルド用依存クレートのビルドは最適化されなくなり、ビルド時間の短縮が期待できるようになりました。 もし最適化したい場合、以下のような設定をCargo.tomlに指定することで、Rust 1.46以前と同じく最適化することが出来ます。

[profile.release.build-override]
opt-level = 3

安定化されたAPIのドキュメント

安定化されたAPIのドキュメントを独自に訳して紹介します。リストだけ見たい方は安定化されたAPIをご覧ください。

Ident::new_raw

原典

impl Ident {
    #[stable(feature = "proc_macro_raw_ident", since = "1.47.0")]
    pub fn new_raw(string: &str, span: Span) -> Ident
}

Ident::newと同じだが、生識別子（r#ident）を生成する。引数のstringは言語として許容される（fnなどのキーワードも含む）識別子である。 パスの一部分として使われる（selfやsuperなどの）キーワードはサポートされず、使った場合はパニックする。

Range::is_empty

原典

impl<Idx: PartialOrd<Idx>> Range<Idx> {
    #[stable(feature = "range_is_empty", since = "1.47.0")]
    pub fn is_empty(&self) -> bool
}

範囲がアイテムを含まない場合、trueを返す。

サンプル

assert!(!(3..5).is_empty());
assert!( (3..3).is_empty());
assert!( (3..2).is_empty());

値が他方と比較できない場合、その範囲は空と見做される。

assert!(!(3.0..5.0).is_empty());
assert!( (3.0..f32::NAN).is_empty());
assert!( (f32::NAN..5.0).is_empty());

RangeInclusive::is_empty

原典

impl<Idx: PartialOrd<Idx>> RangeInclusive<Idx> {
    #[stable(feature = "range_is_empty", since = "1.47.0")]
    #[inline]
    pub fn is_empty(&self) -> bool
}

範囲がアイテムを含まない場合、trueを返す。

サンプル

assert!(!(3..=5).is_empty());
assert!(!(3..=3).is_empty());
assert!( (3..=2).is_empty());

値が他方と比較できない場合、その範囲は空と見做される。

assert!(!(3.0..=5.0).is_empty());
assert!( (3.0..=f32::NAN).is_empty());
assert!( (f32::NAN..=5.0).is_empty());

繰り返しが終了した後も、このメソッドはtrueを返す。

let mut r = 3..=5;
for _ in r.by_ref() {}
// ループ後のstartとendの値は未定義だが、is_emptyはtrueとなる
assert!(r.is_empty());

Result::as_deref

原典

impl<T: Deref, E> Result<T, E> {
    #[stable(feature = "inner_deref", since = "1.47.0")]
    pub fn as_deref(&self) -> Result<&T::Target, &E>
}

Result<T, E>（もしくは&Result<T, E>）をResult<&<T as Deref>::Target, &E>に変換する。

元々のResultのOkバリアントの値をDerefによって型強制し、新しいResultを返す。

サンプル

let x: Result<String, u32> = Ok("hello".to_string());
let y: Result<&str, &u32> = Ok("hello");
assert_eq!(x.as_deref(), y);

let x: Result<String, u32> = Err(42);
let y: Result<&str, &u32> = Err(&42);
assert_eq!(x.as_deref(), y);

Result::as_deref_mut

原典

impl<T: DerefMut, E> Result<T, E> {
    #[stable(feature = "inner_deref", since = "1.47.0")]
    pub fn as_deref_mut(&mut self) -> Result<&mut T::Target, &mut E>
}

Result<T, E>（もしくは&mut Result<T, E>）をResult<&mut <T as DerefMut>::Target, &mut E>に変換する。

元々のResultのOkバリアントの値をDerefMutによって型強制し、新しいResultを返す。

サンプル

let mut s = "HELLO".to_string();
let mut x: Result<String, u32> = Ok("hello".to_string());
let y: Result<&mut str, &mut u32> = Ok(&mut s);
assert_eq!(x.as_deref_mut().map(|x| { x.make_ascii_uppercase(); x }), y);

let mut i = 42;
let mut x: Result<String, u32> = Err(42);
let y: Result<&mut str, &mut u32> = Err(&mut i);
assert_eq!(x.as_deref_mut().map(|x| { x.make_ascii_uppercase(); x }), y);

Vec::leak

原典

impl<T> Vec<T> {
    #[stable(feature = "vec_leak", since = "1.47.0")]
    #[inline]
    pub fn leak<'a>(self) -> &'a mut [T]
    where
        T: 'a, // 技術的には不要だが明示しておく
}

Vecを消費・リークさせ、中身への可変参照を&'a mut [T]として返す。ここで、型Tがライフタイム'aより長生きする必要があることに注意されたい。 とある型に含まれる参照が'staticしかない、あるいはその型に参照が含まれない場合、その型のライフタイムは'staticとなる。

この関数はBoxのleak関数と同類である。

この関数は、主にプログラムが終了するまで生き続けるデータのために使われる。そのため、戻り値の参照をドロップした場合はメモリリークが起こる。

サンプル

単純な使用例：

let x = vec![1, 2, 3];
let static_ref: &'static mut [usize] = x.leak();
static_ref[0] += 1;
assert_eq!(static_ref, &[2, 2, 3]);

pointer::offset_from

原典

#[lang = "const_ptr"]
impl<T: ?Sized> *const T {
    #[stable(feature = "ptr_offset_from", since = "1.47.0")]
    #[rustc_const_unstable(feature = "const_ptr_offset_from", issue = "41079")]
    #[inline]
    pub const unsafe fn offset_from(self, origin: *const T) -> isize
    where
        T: Sized,
}

2つのポインタの距離を計算する。戻り値の単位はTであり、バイト単位での距離をmem::size_of::<T>()で除されている。

この関数はoffsetと対を成す。

安全性

以下の条件を1つでも破る場合、結果は未定義動作となる。

  • 開始ポインタと他のポインタが、両方とも同一の確保済オブジェクトの領域内にある、または1バイト後ろである。 ここで、Rustの全ての（スタックに確保された）変数は別々に確保されたオブジェクトと見做されることに注意されたい
  • 両方のポインタが同一の確保済オブジェクトから派生していること（下記サンプルを参照）
  • バイト単位でのポインタ間の距離がisizeの範囲を超えないこと
  • バイト単位でのポインタ間の距離がTの大きさの倍数であること
  • 領域内の距離がアドレス空間のラップアラウンドに依拠しないこと

コンパイラ及び標準ライブラリは一般的に、オフセットに懸念があるようなサイズの確保をしないよう努めている。 例えばVecやBoxはisize::MAXバイトを超える確保をしないため、ptr_into_vec.offset_from(vec.as_ptr())は常に安全である。

ほとんどのプラットフォームではそのようなメモリ確保をすることすら難しい。 今のところ全ての64ビット環境ではページテーブルの制限やアドレス空間の分割などの制約により263バイトの要求を処理できない。 ただ、いくつかの32ビット環境や16ビット環境では、PAEなどによってisize::MAXバイトを超える要求が成功することもある。 そのため、アロケータやメモリマップドファイルから直接取得したメモリは、この関数で扱うには大きすぎるかもしれない。

パニック

この関数は、Tがゼロサイズ型（ZST）の場合パニックする。

サンプル

基本的な使い方：

let a = [0; 5];
let ptr1: *const i32 = &a[1];
let ptr2: *const i32 = &a[3];
unsafe {
    assert_eq!(ptr2.offset_from(ptr1), 2);
    assert_eq!(ptr1.offset_from(ptr2), -2);
    assert_eq!(ptr1.offset(2), ptr2);
    assert_eq!(ptr2.offset(-2), ptr1);
}

間違った使い方：

let ptr1 = Box::into_raw(Box::new(0u8)) as *const u8;
let ptr2 = Box::into_raw(Box::new(1u8)) as *const u8;
let diff = (ptr2 as isize).wrapping_sub(ptr1 as isize);
// ptr2_otherを、ptr1から派生しつつptr2へのエイリアスとして宣言する
let ptr2_other = (ptr1 as *const u8).wrapping_offset(diff);
assert_eq!(ptr2 as usize, ptr2_other as usize);
// ptr2_otherとptr2は別のオブジェクトから派生したポインタであるため、
// それらが同じアドレスを指していたとしても、
// それらのオフセット計算は未定義動作である
unsafe {
    let zero = ptr2_other.offset_from(ptr2); // Undefined Behavior
}

f32::consts::TAU

原典

#[stable(feature = "tau_constant", since = "1.47.0")]
pub const TAU: f32 = 6.28318530717958647692528676655900577_f32;

全円定数（τ）。

2πに等しい。

f64::consts::TAU

原典

#[stable(feature = "tau_constant", since = "1.47.0")]
pub const TAU: f64 = 6.28318530717958647692528676655900577_f64;

全円定数（τ）。

2πに等しい。

変更点リスト

公式リリースノートをベースに意訳・編集・追記をした変更点リストです。

言語

コンパイラ

※RustのTierによるプラットフォームサポートの詳細はプラットフォームサポートのページを参照 ※訳注：英語ページ

ライブラリ

安定化されたAPI

※各APIのドキュメントを独自に訳しています。安定化されたAPIのドキュメントもご参照ください。

また、以前から安定化されていたAPIのうち以下のAPIが定数化された。

Cargo

その他

互換性メモ

内部の変更

関連リンク

さいごに

前回紹介したTypeIdを定数として取得する機能は、TypeIdの大きさが変わりうるとして却下されてしまいました。 残念です。

次のRust 1.48は2020/11/20(金)に予定されています。 Rustdocの中で、ファイルを[`std::fs::read_to_string`]で読み込むのようにリンクをアイテム名で簡単に張れるようになったり、 TryFromでVec<T>から[T; N]への変換が出来るようになったりするようです。

オプティムではVimmer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

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