Rust 1.57を早めに深掘り

こんにちは、R&Dチームの齋藤（@aznhe21）です。今回の記事で自分がPlayStationと同い年ということを知りました。

さて、本日12/3(金)にRust 1.57がリリースされました。この記事ではRust 1.57での変更点を詳しく紹介します。

ピックアップ
安定化されたAPIのドキュメント
変更点リスト
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。

定数文脈でもパニック出来るようになった

const式の中でもpanic!が引き起こせるようになりました。static_assertionsクレートを使っている大部分を置換えられそうです。

struct Hoge(u8, usize);

// static_assertionsクレートを使う場合
extern crate static_assertions as sa;
sa::assert_eq_size!(Hoge, [usize; 2]);

// Rust 1.57から：単体で書く場合
// assert_eq!はDebugトレイトがconstでない関係で使えない（今のところ）
const _: () = assert!(std::mem::size_of::<Hoge>() == std::mem::size_of::<usize>() * 2);

コレクション型でメモリの確保エラーを捉えられるようになった

主なコレクション型（String・Vec・VecDeque・HashMap・HashSet）でメモリを確保出来ない場合のエラーを捉えられるようになりました。領域予約時にエラーを捉えられる形で実装されています（挿入時にエラーを捉える形だとtry_pushやらtry_extendやらtry_insertやらと、APIがネズミ算式に増えてしまうためのようです）。

fn main() {
    let mut v: Vec<u8> = Vec::new();
    v.try_reserve(4 * 1024 * 1024 * 1024)
        .expect("4GiBを確保出来なかった");
    // OOMは発生し得ない
    v.extend(std::iter::repeat(1).take(4 * 1024 * 1024 * 1024));
}

Cargoのプロファイルを自作出来るようになった

これまでのCargoでのビルド設定はデバッグビルドとリリースビルドのみでしたが、ビルド設定（プロファイル）を自作出来るようになりました。

これまでも下記のようにデバッグ用やリリース用にビルド設定をカスタマイズ出来ました。

[profile.dev.package.image]
# デバッグ時でもimageクレートは最適化する
opt-level = 2

[profile.release]
# バイナリサイズが小さくなるように最適化する
opt-level = s

これに加え、自作プロファイルを用意することで用途ごとにビルド設定をカスタマイズ出来るようになりました。自作プロファイルはinheritsに継承元のプロファイルを指定します。定義済みのプロファイルとしてはdev・release・test・bench・docがあります。

[profile.ci-test]
# CI向けの設定
inherits = "dev" # デバッグ用プロファイルを継承
incremental = false # 保存するデータが減るのでコンパイルが速くなる（かもしれない）

[profile.prod]
# 配布用バイナリ向けの設定
inherits = "release" # リリース用プロファイルを継承
lto = true

cargo test --profile=ci-testやcargo build --profile=prodのように実行することでプロファイルを指定したビルドが出来ます。

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。

`[T; N]::as_mut_slice`

原典

#[lang = "array"]
impl<T, const N: usize> [T; N] {
    #[stable(feature = "array_as_slice", since = "1.57.0")]
    pub fn as_mut_slice(&mut self) -> &mut [T]
    { /* 実装は省略 */ }
}

配列全体を含む可変スライスを返す。&mut s[..]と同等である。

`[T; N]::as_slice`

原典

#[lang = "array"]
impl<T, const N: usize> [T; N] {
    #[stable(feature = "array_as_slice", since = "1.57.0")]
    pub const fn as_slice(&self) -> &[T]
    { /* 実装は省略 */ }
}

配列全体を含むスライスを返す。&s[..]と同等である。

`alloc::collections::TryReserveError`

原典

#[derive(Clone, PartialEq, Eq, Debug)]
#[stable(feature = "try_reserve", since = "1.57.0")]
pub struct TryReserveError
{ /* フィールドは省略 */ }

try_reserveメソッドのためのエラー型。

`alloc::collections::HashMap::try_reserve`

原典

impl<K, V, S> HashMap<K, V, S>
where
    K: Eq + Hash,
    S: BuildHasher,
{
    #[inline]
    #[stable(feature = "try_reserve", since = "1.57.0")]
    pub fn try_reserve(&mut self, additional: usize) -> Result<(), TryReserveError>
    { /* 実装は省略 */ }
}

渡されたHashMap<K, V>に対し、最低でもadditional分の要素を挿入出来るよう領域の予約を試みる。再三のメモリ確保を避けるため、より大きな領域が予約される場合がある。

エラー

領域がオーバーフローした、もしくはアロケーターが失敗を報告した場合、エラーが返る。

サンプル

use std::collections::HashMap;

let mut map: HashMap<&str, isize> = HashMap::new();
map.try_reserve(10).expect("テストハーネスが10バイトでOOMするのはなぜ？");

`alloc::collections::HashSet::try_reserve`

原典

impl<T, S> HashSet<T, S>
where
    T: Eq + Hash,
    S: BuildHasher,
{
    #[inline]
    #[stable(feature = "try_reserve", since = "1.57.0")]
    pub fn try_reserve(&mut self, additional: usize) -> Result<(), TryReserveError>
    { /* 実装は省略 */ }
}

渡されたHashSet<K, V>に対し、最低でもadditional分の要素を挿入出来るよう領域の予約を試みる。再三のメモリ確保を避けるため、より大きな領域が予約される場合がある。

エラー

領域がオーバーフローした、もしくはアロケーターが失敗を報告した場合、エラーが返る。

サンプル

use std::collections::HashSet;
let mut set: HashSet<i32> = HashSet::new();
set.try_reserve(10).expect("テストハーネスが10バイトでOOMするのはなぜ？");

`alloc::string::String::try_reserve`

原典

impl String {
    #[stable(feature = "try_reserve", since = "1.57.0")]
    pub fn try_reserve(&mut self, additional: usize) -> Result<(), TryReserveError>
    { /* 実装は省略 */ }
}

渡されたStringに対し、最低でもadditional分の要素を挿入出来るよう領域の予約を試みる。再三のメモリ確保を避けるため、より大きな領域が予約される場合がある。 try_reserveを呼び出したあと、領域はself.len() + additional以上の大きさとなる。領域が十分確保されている場合は何もしない。

エラー

領域がオーバーフローした、もしくはアロケーターが失敗を報告した場合、エラーが返る。

サンプル

use std::collections::TryReserveError;

fn process_data(data: &str) -> Result<String, TryReserveError> {
    let mut output = String::new();

    // メモリを事前確保する。出来なければ終了
    output.try_reserve(data.len())?;

    // 複雑な作業の合間でもOOMが発生することはない
    output.push_str(data);

    Ok(output)
}

`alloc::string::String::try_reserve_exact`

原典

impl String {
    #[stable(feature = "try_reserve", since = "1.57.0")]
    pub fn try_reserve_exact(&mut self, additional: usize) -> Result<(), TryReserveError>
    { /* 実装は省略 */ }
}

渡されたStringに対し、ちょうどadditional分の要素を挿入出来るよう領域の予約を試みる。 try_reserve_exactを呼び出したあと、領域はself.len() + additional以上の大きさとなる。領域が十分確保されている場合は何もしない。

アロケーターは要求したよりも大きな空間を返すことがあるため、正確にちょうどの領域が確保されるとは限らない。今後も挿入が予想される場合、try_reserveの使用が推奨される。

エラー

領域がオーバーフローした、もしくはアロケーターが失敗を報告した場合、エラーが返る。

サンプル

use std::collections::TryReserveError;

fn process_data(data: &str) -> Result<String, TryReserveError> {
    let mut output = String::new();

    // メモリを事前確保する。出来なければ終了
    output.try_reserve(data.len())?;

    // 複雑な作業の合間でもOOMが発生することはない
    output.push_str(data);

    Ok(output)
}

`alloc::vec::Vec::try_reserve`

原典

impl<T, A: Allocator> Vec<T, A> {
    #[stable(feature = "try_reserve", since = "1.57.0")]
    pub fn try_reserve(&mut self, additional: usize) -> Result<(), TryReserveError>
    { /* 実装は省略 */ }
}

渡されたVec<T>に対し、最低でもadditional分の要素を挿入出来るよう領域の予約を試みる。再三のメモリ確保を避けるため、より大きな領域が予約される場合がある。 try_reserveを呼び出したあと、領域はself.len() + additional以上の大きさとなる。領域が十分確保されている場合は何もしない。

エラー

領域がオーバーフローした、もしくはアロケーターが失敗を報告した場合、エラーが返る。

サンプル

use std::collections::TryReserveError;

fn process_data(data: &[u32]) -> Result<Vec<u32>, TryReserveError> {
    let mut output = Vec::new();

    // メモリを事前確保する。出来なければ終了
    output.try_reserve(data.len())?;

    // 複雑な作業の合間でもOOMが発生することはない
    output.extend(data.iter().map(|&val| {
        val * 2 + 5 // とても複雑な処理
    }));

    Ok(output)
}

`alloc::vec::Vec::try_reserve_exact`

原典

impl<T, A: Allocator> Vec<T, A> {
    #[stable(feature = "try_reserve", since = "1.57.0")]
    pub fn try_reserve_exact(&mut self, additional: usize) -> Result<(), TryReserveError>
    { /* 実装は省略 */ }
}

渡されたVec<T>に対し、ちょうどadditional分の要素を挿入出来るよう領域の予約を試みる。 try_reserve_exactを呼び出したあと、領域はself.len() + additional以上の大きさとなる。領域が十分確保されている場合は何もしない。

エラー

領域がオーバーフローした、もしくはアロケーターが失敗を報告した場合、エラーが返る。

サンプル

use std::collections::TryReserveError;

fn process_data(data: &[u32]) -> Result<Vec<u32>, TryReserveError> {
    let mut output = Vec::new();

    // メモリを事前確保する。出来なければ終了
    output.try_reserve_exact(data.len())?;

    // 複雑な作業の合間でもOOMが発生することはない
    output.extend(data.iter().map(|&val| {
        val * 2 + 5 // とても複雑な処理
    }));

    Ok(output)
}

`alloc::collections::VecDeque::try_reserve`

原典

impl<T, A: Allocator> VecDeque<T, A> {
    #[stable(feature = "try_reserve", since = "1.57.0")]
    pub fn try_reserve(&mut self, additional: usize) -> Result<(), TryReserveError>
    { /* 実装は省略 */ }
}

渡されたVecDeque<T>に対し、最低でもadditional分の要素を挿入出来るよう領域の予約を試みる。再三のメモリ確保を避けるため、より大きな領域が予約される場合がある。 try_reserveを呼び出したあと、領域はself.len() + additional以上の大きさとなる。領域が十分確保されている場合は何もしない。

エラー

領域がusizeでオーバーフローした、もしくはアロケーターが失敗を報告した場合、エラーが返る。

サンプル

use std::collections::TryReserveError;
use std::collections::VecDeque;

fn process_data(data: &[u32]) -> Result<VecDeque<u32>, TryReserveError> {
    let mut output = VecDeque::new();

    // メモリを事前確保する。出来なければ終了
    output.try_reserve(data.len())?;

    // 複雑な作業の合間でもOOMが発生することはない
    output.extend(data.iter().map(|&val| {
        val * 2 + 5 // とても複雑な処理
    }));

    Ok(output)
}

`alloc::collections::VecDeque::try_reserve_exact`

原典

impl<T, A: Allocator> VecDeque<T, A> {
    #[stable(feature = "try_reserve", since = "1.57.0")]
    pub fn try_reserve_exact(&mut self, additional: usize) -> Result<(), TryReserveError>
    { /* 実装は省略 */ }
}

渡されたVecDeque<T>に対し、ちょうどadditional分の要素を挿入出来るよう領域の予約を試みる。 try_reserve_exactを呼び出したあと、領域はself.len() + additional以上の大きさとなる。領域が十分確保されている場合は何もしない。

エラー

領域がusizeでオーバーフローした、もしくはアロケーターが失敗を報告した場合、エラーが返る。

サンプル

use std::collections::TryReserveError;
use std::collections::VecDeque;

fn process_data(data: &[u32]) -> Result<VecDeque<u32>, TryReserveError> {
    let mut output = VecDeque::new();

    // メモリを事前確保する。出来なければ終了
    output.try_reserve_exact(data.len())?;

    // 複雑な作業の合間でもOOMが発生することはない
    output.extend(data.iter().map(|&val| {
        val * 2 + 5 // とても複雑な処理
    }));

    Ok(output)
}

`core::iter::Iterator::map_while`

原典

#[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
#[must_use = "iterators are lazy and do nothing unless consumed"]
pub trait Iterator {
    #[inline]
    #[stable(feature = "iter_map_while", since = "1.57.0")]
    fn map_while<B, P>(self, predicate: P) -> MapWhile<Self, P>
    where
        Self: Sized,
        P: FnMut(Self::Item) -> Option<B>,
    { /* 実装は省略 */ }
}

述語と写像の両方に基づき要素を列挙するイテレーターを生成する。

map_while()は引数にクロージャーを取る。このクロージャーはイテレーターの要素ごとに呼ばれ、その戻り値がSome(_)の間要素を列挙する。

サンプル

基本的な使い方：

let a = [-1i32, 4, 0, 1];

let mut iter = a.iter().map_while(|x| 16i32.checked_div(*x));

assert_eq!(iter.next(), Some(-16));
assert_eq!(iter.next(), Some(4));
assert_eq!(iter.next(), None);

take_whileとmapを使った同義のサンプル：

let a = [-1i32, 4, 0, 1];

let mut iter = a.iter()
                .map(|x| 16i32.checked_div(*x))
                .take_while(|x| x.is_some())
                .map(|x| x.unwrap());

assert_eq!(iter.next(), Some(-16));
assert_eq!(iter.next(), Some(4));
assert_eq!(iter.next(), None);

最初のNoneのあとに止まっている。

use std::convert::TryFrom;

let a = [0, 1, 2, -3, 4, 5, -6];

let iter = a.iter().map_while(|x| u32::try_from(*x).ok());
let vec = iter.collect::<Vec<_>>();

// u32に適した要素はまだある（4と5）が、`map_while`が`-3`の時に`None`を返し（`predicate`が`None`を返す）、
// `collect`は最初に出くわす`None`で停止する
assert_eq!(vec, vec![0, 1, 2]);

map_while()は値が含まれるべきかどうかを判断するために値を調べるため、イテレーターを消費してもその値は無い。

use std::convert::TryFrom;

let a = [1, 2, -3, 4];
let mut iter = a.iter();

let result: Vec<u32> = iter.by_ref()
                           .map_while(|n| u32::try_from(*n).ok())
                           .collect();

assert_eq!(result, &[1, 2]);

let result: Vec<i32> = iter.cloned().collect();

assert_eq!(result, &[4]);

-3は繰り返し処理を終了すべきかを判断するために消費され、イテレーターに戻されることもないため存在しない。

このイテレーターはtake_whileと異なり保護（fuse）されていないことに注意されたい。また、最初のNoneが返されたあとにこのイテレーターが何を返すかも規定されていない。保護されたイテレーターが必要な場合はfuseメソッドを使用されたい。

`core::iter::MapWhile`

原典

[must_use = "iterators are lazy and do nothing unless consumed"]
#[stable(feature = "iter_map_while", since = "1.57.0")]
#[derive(Clone)]
pub struct MapWhile<I, P>
{ /* フィールドは省略 */ }

predicateがSome(_)を返す要素のみ受け入れるイテレーター。

この構造体はIteratorのmap_whileメソッドによって生成される。詳細はそちらのドキュメントを参照されたい。

`proc_macro::is_available`

原典

#[stable(feature = "proc_macro_is_available", since = "1.57.0")]
pub fn is_available() -> bool
{ /* 実装は省略 */ }

現在実行中のプログラムからproc_macroにアクセス可能かどうかを判断する。

proc_macroクレートは手続きマクロの実装内で使われることのみを目的としたクレート。このクレート内の全ての関数は、ビルドスクリプトや単体テスト、通常のRustバイナリのような手続きマクロ外から呼び出された場合はパニックする。

マクロ・非マクロの両用法をサポートするよう設計されたRustライブラリを考慮し、 proc_macro::is_availableは、proc_macroのAPIを利用するために必要な基盤が現在利用可能かどうかを検出するためのパニックしない方法を提供する。手続きマクロ内から呼び出された場合はtrueを、その他のバイナリから呼び出された場合はfalseを返す。

`Command::get_program`

原典

impl Command {
    #[stable(feature = "command_access", since = "1.57.0")]
    pub fn get_program(&self) -> &OsStr
    { /* 実装は省略 */ }
}

Command::newに渡されたプログラムへのパスを返す。

サンプル

use std::process::Command;

let cmd = Command::new("echo");
assert_eq!(cmd.get_program(), "echo");

`Command::get_args`

原典

impl Command {
    #[stable(feature = "command_access", since = "1.57.0")]
    pub fn get_args(&self) -> CommandArgs<'_>
    { /* 実装は省略 */ }
}

プログラムに渡される引数のイテレーターを返す。

最初の引数としてのプログラムへのパスは含まれず、Command::argとCommand::argsで指定された引数のみが含まれる。

サンプル

use std::ffi::OsStr;
use std::process::Command;

let mut cmd = Command::new("echo");
cmd.arg("1番目").arg("2番目");
let args: Vec<&OsStr> = cmd.get_args().collect();
assert_eq!(args, &["1番目", "2番目"]);

`Command::get_envs`

原典

impl Command {
    #[stable(feature = "command_access", since = "1.57.0")]
    pub fn get_envs(&self) -> CommandEnvs<'_>
    { /* 実装は省略 */ }
}

プロセス起動時に設定される環境変数のイテレーターを返す。

各要素はタプル（(&OsStr, Option<&OsStr>)）で、1番目はキー、2番目は値であり、明示的に削除される環境変数はNoneである。

Command::envとCommand::envs及びCommand::env_removeで明示的に設定された環境変数のみが含まれる。子プロセスに引き継がれる環境変数は含まれない。

サンプル

use std::ffi::OsStr;
use std::process::Command;

let mut cmd = Command::new("ls");
cmd.env("TERM", "dumb").env_remove("TZ");
let envs: Vec<(&OsStr, Option<&OsStr>)> = cmd.get_envs().collect();
assert_eq!(envs, &[
    (OsStr::new("TERM"), Some(OsStr::new("dumb"))),
    (OsStr::new("TZ"), None)
]);

`Command::get_current_dir`

原典

impl Command {
    #[stable(feature = "command_access", since = "1.57.0")]
    pub fn get_current_dir(&self) -> Option<&Path>
    { /* 実装は省略 */ }
}

子プロセス向けの作業ディレクトリを返す。

作業ディレクトリが変更されない場合、Noneを返す。

サンプル

use std::path::Path;
use std::process::Command;

let mut cmd = Command::new("ls");
assert_eq!(cmd.get_current_dir(), None);
cmd.current_dir("/bin");
assert_eq!(cmd.get_current_dir(), Some(Path::new("/bin")));

`CommandArgs`

原典

#[stable(feature = "command_access", since = "1.57.0")]
#[derive(Debug)]
pub struct CommandArgs<'a>
{ /* フィールドは省略 */ }

コマンドの引数を巡るイテレーター。

この構造体はCommand::get_argsで生成される。詳細はそちらのドキュメントを参照されたい。

`CommandEnvs`

原典

#[stable(feature = "command_access", since = "1.57.0")]
#[derive(Debug)]
pub struct CommandEnvs<'a>
{ /* フィールドは省略 */ }

コマンドの環境変数を巡るイテレーター。

この構造体はCommand::get_envsで生成される。詳細はそちらのドキュメントを参照されたい。

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

vtableでより正確なデバッグ情報を生成されるようになった
ターゲットarmv6k-nintendo-3dsをティア3※に追加した
ターゲットarmv7-unknown-linux-uclibceabihfをティア3※に追加した
ターゲットm68k-unknown-linux-gnuをティア3※に追加した
SOLIDのターゲットをティア3※に追加した：aarch64-kmc-solid_asp3・armv7a-kmc-solid_asp3-eabi・armv7a-kmc-solid_asp3-eabihf

※Rustのティア付けされたプラットフォームサポートの詳細はPlatform Supportのページ（英語）を参照

ライブラリ

Vec::leakでメモリ確保とコピーが回避されるようになった
Orderingに#[repr(i8)]が追加された
File::read_to_endとread_to_stringが最適化された
Unicode 14.0に更新された
大量の関数が#[must_use]でマークされ、戻り値が無視された場合に警告が発されるようになった。新しい値を返すのではなく値を直接変更することを期待している類いの間違いが捕捉される

安定化されたAPI

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

以下のAPIが定数文脈でも使えるようになった。

hint::unreachable_unchecked

Cargo

名前付きプロファイル（※訳注：ユーザー定義のプロファイル）が安定化された

互換性メモ

内部の変更

これらの変更は直接ユーザーの利益に繋がるものではないが、rustc及び関連ツールにおける内部の改善や全体的なパフォーマンスの改善をもたらす。

実験的なコード生成バックエンドlibgccjitを追加した

さいごに

次のRust 1.58は2022/1/14(金)に予定されています。 format!などで引数への指定なしに変数を使用出来るようになったり、cargo buildから直接strip出来るようになったりするようです。

オプティムでは100ポリゴンの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及びドキュメントから翻訳・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またはRust財団によってCC-BYの下で配布されています
冒頭の画像中にはRustacean.netで配布されているロゴを使用しており、このロゴはCC0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

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Apache License

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   on Your own behalf and on Your sole responsibility, not on behalf
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END OF TERMS AND CONDITIONS

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   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]

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See the License for the specific language governing permissions and
limitations under the License.

ピックアップ

定数文脈でもパニック出来るようになった

コレクション型でメモリの確保エラーを捉えられるようになった

Cargoのプロファイルを自作出来るようになった

安定化されたAPIのドキュメント

[T; N]::as_mut_slice

[T; N]::as_slice

alloc::collections::TryReserveError

alloc::collections::HashMap::try_reserve

エラー

サンプル

alloc::collections::HashSet::try_reserve

エラー

サンプル

alloc::string::String::try_reserve

エラー

サンプル

alloc::string::String::try_reserve_exact

エラー

サンプル

alloc::vec::Vec::try_reserve

エラー

サンプル

alloc::vec::Vec::try_reserve_exact

エラー

サンプル

alloc::collections::VecDeque::try_reserve

エラー

サンプル

alloc::collections::VecDeque::try_reserve_exact

エラー

サンプル

core::iter::Iterator::map_while

サンプル

core::iter::MapWhile

proc_macro::is_available

Command::get_program

サンプル

Command::get_args

サンプル

Command::get_envs

サンプル

Command::get_current_dir

サンプル

CommandArgs

CommandEnvs

変更点リスト

言語

コンパイラ

ライブラリ

安定化されたAPI

Cargo

互換性メモ

内部の変更

関連リンク

さいごに

ライセンス表記

`[T; N]::as_mut_slice`

`[T; N]::as_slice`

`alloc::collections::TryReserveError`

`alloc::collections::HashMap::try_reserve`

`alloc::collections::HashSet::try_reserve`

`alloc::string::String::try_reserve`

`alloc::string::String::try_reserve_exact`

`alloc::vec::Vec::try_reserve`

`alloc::vec::Vec::try_reserve_exact`

`alloc::collections::VecDeque::try_reserve`

`alloc::collections::VecDeque::try_reserve_exact`

`core::iter::Iterator::map_while`

`core::iter::MapWhile`

`proc_macro::is_available`

`Command::get_program`

`Command::get_args`

`Command::get_envs`

`Command::get_current_dir`

`CommandArgs`

`CommandEnvs`