Rust 1.60を早めに深掘り

こんにちは、R&Dチームの齋藤（@aznhe21）です。新オフィスは広くて快適です。

さて、本日4/8(金)にRust 1.60がリリースされました。この記事ではRust 1.60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
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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。

コンパイル時間を計測できるようになった

cargo buildなどビルド系のコマンドに--timingsフラグを指定することで、ビルド時に掛かった処理時間が出力されるようになりました。ビルド時間を短縮したい場合に役立ちそうです。

cargo build --timings

手元にあった大きめのプロジェクトをビルドするとこのようになりました。これ以外にもCPU使用率やクレートごとの所要時間をテーブルで表示する機能などもあるため、一度試してみてはいかがでしょうか。

f:id:optim-tech:20220407135115p:plain

機能（features）で名前空間付き・弱依存がサポートされた

これまでは任意選択のクレートを機能として使うことはできましたが、クレートと同名の機能を定義することはできませんでした。

[dependencies]
chrono = "0.4"
serde = { version = "1.0", optional = true }

[features]
# `--features serde`でserdeとchronoのserde機能を同時に有効化したいが、これはできない
# serde = ["serde", "chrono/serde"]

Rust 1.60からはfeaturesセクションでクレート名部分にdep:serdeと指定することで、クレートと同名の機能を定義できるようになりました。

[dependencies]
chrono = "0.4"
serde = { version = "1.0", optional = true }

[features]
serde = ["dep:serde", "chrono/serde"]

また、dep:XXXで指定されたクレートは暗黙的機能として定義されなくなります。例えば下記Cargo.tomlを使用した場合、ravifとrgbは--featuresに指定することができません。

[dependencies]
ravif = { version = "0.6.3", optional = true }
rgb = { version = "0.8.25", optional = true }

[features]
# この行を消すと`--features ravif`ができるようになる
avif = ["dep:ravif", "dep:rgb"]

またfeaturesセクションでクレートの機能を選択した場合、そのクレートを任意のままにすることはできませんでした。

[dependencies]
chrono = { version = "0.4", optional = true }
serde = { version = "1.0", optional = true }

[features]
# `--features chrono`や`--features chrono,serde`としたときだけchronoに依存したいが、
# `--features serde`でもchronoに依存してしまう
serde = ["dep:serde", "chrono/serde"]

Rust 1.60のCargoで導入された新しい構文chrono?/serdeにより、任意のまま機能を選択できるようになりました。

[dependencies]
chrono = { version = "0.4", optional = true }
serde = { version = "1.0", optional = true }

[features]
# `--features serde`を指定してもchronoは使用されない
# chronoも使用する場合は`--features chrono,serde`とする
serde = ["dep:serde", "chrono?/serde"]

ちなみに依存クレートの関係を可視化するにはcargo treeを使うと便利です。

$ cargo tree --features serde
test v0.1.0 (...)
└── serde v1.0.136

$ cargo tree --features chrono,serde
test v0.1.0 (...)
├── chrono v0.4.19
│   ├── libc v0.2.122
│   ├── num-integer v0.1.44
│   │   └── num-traits v0.2.14
│   │       [build-dependencies]
│   │       └── autocfg v1.1.0
│   │   [build-dependencies]
│   │   └── autocfg v1.1.0
│   ├── num-traits v0.2.14 (*)
│   ├── serde v1.0.136
│   └── time v0.1.43
│       └── libc v0.2.122
└── serde v1.0.136

コード網羅率を計測できるようになった

これまではcargo-tarpaulinやcargo-cov、cargo-kcovなど様々な計測ツールがありましたが、外から観測する都合上不正確な計測結果になることがありました。

Rust 1.60でソースに基づくコード網羅率（source-based code coverage）が安定化され、コード網羅率をより正確かつ詳細に計測できるようになりました。

この新しい機能を使うにはRUSTFLAGS="-C instrument-coverage" cargo buildとしてビルドした上でバイナリを実行します。詳細な使い方はこちらの記事を参照してください（記事ではNightlyを使用しているため適宜読み替えてください）。

[u8]を文字列としてエスケープできるようになった

バイト列のスライスに対し、非ASCII文字はエスケープシーケンスで表して文字列化できるようになりました。デバッグ時などバイナリデータを取り敢えず表示したいという場合に便利です。

fn main() {
    let data = "あ\r\nabc".as_bytes();
    // ASCII部分は文字として、それ以外はエスケープシーケンス付きで表示される
    println!("{}", data.escape_ascii());
    // \xe3\x81\x82\r\nabc
}

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。

`Arc::new_cyclic`

原典

impl<T> Arc<T> {
    #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
    #[inline]
    #[stable(feature = "arc_new_cyclic", since = "1.60.0")]
    pub fn new_cyclic<F>(data_fn: F) -> Arc<T>
    where
        F: FnOnce(&Weak<T>) -> T,
    { /* 実装は省略 */ }
}

生成中のArc<T>への弱参照を使用するクロージャdata_fnを使い、新しいArc<T>を生成する。

一般的に、直接にしろ間接にしろ循環的に自己参照する構造体は、メモリリークを防ぐために強参照を保持するべきではない。 data_fnでは、Tの初期化時に弱参照を複製してTに保持することであとから使用することができる。

Arc<T>::new_cyclicが返るまではArc<T>は完全に生成されないため、弱参照によるupgradeの呼び出しは失敗し、Noneを返す。

パニック

data_fnがパニックしたとき、そのパニックは呼び出し元に伝播する。仮のWeak<T>は通常通りドロップする。

サンプル

#![allow(dead_code)]
use std::sync::{Arc, Weak};

struct Gadget {
    me: Weak<Gadget>,
}

impl Gadget {
    /// 参照カウント付きでガジェットを生成する。
    fn new() -> Arc<Self> {
        Arc::new_cyclic(|me| Gadget { me: me.clone() })
    }

    /// 自身への参照カウント付きポインタを返す。
    fn me(&self) -> Arc<Self> {
        self.me.upgrade().unwrap()
    }
}

`Rc::new_cyclic`

原典

impl<T> Rc<T> {
    #[cfg(not(no_global_oom_handling))]
    #[stable(feature = "arc_new_cyclic", since = "1.60.0")]
    pub fn new_cyclic<F>(data_fn: F) -> Rc<T>
    where
        F: FnOnce(&Weak<T>) -> T,
    { /* 実装は省略 */ }
}

生成中のRc<T>への弱参照を使用するクロージャdata_fnを使い、新しいRc<T>を生成する。

Rc<T>::new_cyclicが返るまではRc<T>は完全に生成されないため、弱参照によるupgradeの呼び出しは失敗し、Noneを返す。

パニック

data_fnがパニックしたとき、そのパニックは呼び出し元に伝播する。仮のWeak<T>は通常通りドロップする。

サンプル

#![allow(dead_code)]
use std::rc::{Rc, Weak};

struct Gadget {
    me: Weak<Gadget>,
}

impl Gadget {
    /// 参照カウント付きでガジェットを生成する。
    fn new() -> Rc<Self> {
        Rc::new_cyclic(|me| Gadget { me: me.clone() })
    }

    /// 自身への参照カウント付きポインタを返す。
    fn me(&self) -> Rc<Self> {
        self.me.upgrade().unwrap()
    }
}

`slice::EscapeAscii`

原典

#[stable(feature = "inherent_ascii_escape", since = "1.60.0")]
#[derive(Clone)]
#[must_use = "iterators are lazy and do nothing unless consumed"]
pub struct EscapeAscii<'a> { /* フィールドは省略 */ }

エスケープされたバイトスライスのイテレーター。

この構造体はslice::escape_asciiで作られる。詳細はそちらのドキュメントを参照されたい。

`<[u8]>::escape_ascii`

→ピックアップ

原典

impl [u8] {
    #[must_use = "this returns the escaped bytes as an iterator, \
                  without modifying the original"]
    #[stable(feature = "inherent_ascii_escape", since = "1.60.0")]
    pub fn escape_ascii(&self) -> EscapeAscii<'_>
    { /* 実装は省略 */ }
}

このスライスをASCII文字列として扱い、エスケープされた文字を返すイテレーターを返す。

サンプル

let s = b"0\t\r\n'\"\\\x9d";
let escaped = s.escape_ascii().to_string();
assert_eq!(escaped, "0\\t\\r\\n\\'\\\"\\\\\\x9d");

`u8::escape_ascii`

原典

impl u8 {
    #[must_use = "this returns the escaped byte as an iterator, \
                  without modifying the original"]
    #[stable(feature = "inherent_ascii_escape", since = "1.60.0")]
    #[inline]
    pub fn escape_ascii(self) -> ascii::EscapeDefault
    { /* 実装は省略 */ }
}

u8をASCII文字として扱い、エスケープされた文字を返すイテレーターを返す。

ascii::escape_defaultと同一の挙動をする。

サンプル

assert_eq!("0", b'0'.escape_ascii().to_string());
assert_eq!("\\t", b'\t'.escape_ascii().to_string());
assert_eq!("\\r", b'\r'.escape_ascii().to_string());
assert_eq!("\\n", b'\n'.escape_ascii().to_string());
assert_eq!("\\'", b'\''.escape_ascii().to_string());
assert_eq!("\\\"", b'"'.escape_ascii().to_string());
assert_eq!("\\\\", b'\\'.escape_ascii().to_string());
assert_eq!("\\x9d", b'\x9d'.escape_ascii().to_string());

`Vec::spare_capacity_mut`

原典

impl<T, A: Allocator> Vec<T, A> {
    #[stable(feature = "vec_spare_capacity", since = "1.60.0")]
    #[inline]
    pub fn spare_capacity_mut(&mut self) -> &mut [MaybeUninit<T>]
    { /* 実装は省略 */ }
}

ベクタの余分な容量をMaybeUninit<T>のスライスとして返す。

戻り値のスライスはset_lenメソッドでデータが初期化済みと示す前に、（ファイルから読み出すなど）ベクタをデータで埋めるのに使用できる。

サンプル

// 10個の要素として十分な大きさのベクタを確保する
let mut v = Vec::with_capacity(10);

// 最初の3要素を埋める
let uninit = v.spare_capacity_mut();
uninit[0].write(0);
uninit[1].write(1);
uninit[2].write(2);

// ベクタの最初の3要素を初期化済みとして示す
unsafe {
    v.set_len(3);
}

assert_eq!(&v, &[0, 1, 2]);

`MaybeUninit::assume_init_drop`

原典

impl<T> MaybeUninit<T> {
    #[stable(feature = "maybe_uninit_extra", since = "1.60.0")]
    pub unsafe fn assume_init_drop(&mut self)
    { /* 実装は省略 */ }
}

内包する値をその場でドロップする。

MaybeUninitへの所有権がある場合、代替としてassume_initも使える。

安全性

MaybeUninit<T>が本当に初期化状態であることを保証するのは呼び出し側の責任である。内容が完全に初期化されていない場合にこのメソッドを呼び出すと未定義動作となる。

その上で、型T（またはそのメンバ）のDrop実装が依存する可能性があるため、 Tにおけるすべての更なる不変条件は満たされなければならない。例えば、Vec<T>に不正だが非NULLアドレスを設定した場合は初期化済みとされる（現在の実装の話であり、安定化された構成要件ではない）ものの、これはVec<T>でのコンパイラが知る要件はデータポインタが非NULLだけだからである。そのようなVec<T>をドロップすると未定義動作を引き起こす。

`MaybeUninit::assume_init_read`

原典

impl<T> MaybeUninit<T> {
    #[stable(feature = "maybe_uninit_extra", since = "1.60.0")]
    #[rustc_const_unstable(feature = "const_maybe_uninit_assume_init_read", issue = "63567")]
    #[inline(always)]
    #[track_caller]
    pub const unsafe fn assume_init_read(&self) -> T
    { /* 実装は省略 */ }
}

コンテナMaybeUninit<T>から値を読み取る。戻り値のTは通常通りのドロップ処理が行われる。

可能な限りassume_initの使用が推奨される。これによりMaybeUninit<T>の内容を複製することを防ぐことができる。

安全性

MaybeUninit<T>が本当に初期化状態であることを保証するのは呼び出し側の責任である。内容が完全に初期化されていない場合にこのメソッドを呼び出すと未定義動作となる。この初期化の不変条件については型レベルのドキュメント（※訳注：英語ページ）に詳しい。

さらにはCopyトレイトを実装するかどうかに関わらず、この関数はptr::read関数と同じく内容へのビット単位のコピーを生成する。（assume_init_readを複数回呼ぶか、assume_init_readのあとにassume_initを呼び出すなど）データのコピーを複数回使う場合、実際にデータを複製しても良いかの確認は使用者の責任である。

サンプル

このメソッドの正しい使い方

use std::mem::MaybeUninit;

let mut x = MaybeUninit::<u32>::uninit();
x.write(13);
let x1 = unsafe { x.assume_init_read() };
// `u32`は`Copy`なので複数回readできる
let x2 = unsafe { x.assume_init_read() };
assert_eq!(x1, x2);

let mut x = MaybeUninit::<Option<Vec<u32>>>::uninit();
x.write(None);
let x1 = unsafe { x.assume_init_read() };
// `None`の値を複製するのは構わないので複数回readできる
let x2 = unsafe { x.assume_init_read() };
assert_eq!(x1, x2);

このメソッドの間違った使い方

use std::mem::MaybeUninit;

let mut x = MaybeUninit::<Option<Vec<u32>>>::uninit();
x.write(Some(vec![0, 1, 2]));
let x1 = unsafe { x.assume_init_read() };
let x2 = unsafe { x.assume_init_read() };
// 同一ベクタへの2つのコピーを生成したが、両方ともドロップした場合に二重解放⚠️となる

`i{N}::abs_diff`

原典

impl i8 {
    #[stable(feature = "int_abs_diff", since = "1.60.0")]
    #[rustc_const_stable(feature = "int_abs_diff", since = "1.60.0")]
    #[must_use = "this returns the result of the operation, \
                  without modifying the original"]
    #[inline]
    pub const fn abs_diff(self, other: Self) -> $UnsignedT
    { /* 実装は省略 */ }
}

selfとotherの絶対差を計算する。

この関数は符号なし整数によって常に正しい答えを返し、オーバーフローすることもパニックすることも無い。

サンプル

基礎的な使い方

assert_eq!(100i8.abs_diff(80), 20u8);
assert_eq!(100i8.abs_diff(110), 10u8);
assert_eq!((-100i8).abs_diff(80), 180u8);
assert_eq!((-100i8).abs_diff(-120), 20u8);
assert_eq!(i8::MIN.abs_diff(i8::MAX), u8::MAX);

`u{N}::abs_diff`

原典

impl u8 {
    #[stable(feature = "int_abs_diff", since = "1.60.0")]
    #[rustc_const_stable(feature = "int_abs_diff", since = "1.60.0")]
    #[must_use = "this returns the result of the operation, \
                  without modifying the original"]
    #[inline]
    pub const fn abs_diff(self, other: Self) -> Self
    { /* 実装は省略 */ }
}

selfとotherの絶対差を計算する。

サンプル

基礎的な使い方

assert_eq!(100u8.abs_diff(80), 20u8);
assert_eq!(100u8.abs_diff(110), 10u8);

`arch::is_aarch64_feature_detected!`

原典

macro_rules! is_aarch64_feature_detected { /* 実装は省略 */ }

AArch64でのみサポートされる。

このマクロはaarch64の機能がaarch64プラットフォーム上で有効化されているかを実行時にテストする。現在、ほとんどの機能はLinuxベースのプラットフォームでのみサポートされている。

このマクロはテストする機能を表す文字列リテラル1つのみを引数に取る。機能の名前はほとんどがARM Architecture Reference Manual内のFEAT_*から取られている。

サポートされている引数

"asimd" or "neon" - FEAT_AdvSIMD
"pmull" - FEAT_PMULL
"fp" - FEAT_FP
"fp16" - FEAT_FP16
"sve" - FEAT_SVE
"crc" - FEAT_CRC
"lse" - FEAT_LSE
"lse2" - FEAT_LSE2
"rdm" - FEAT_RDM
"rcpc" - FEAT_LRCPC
"rcpc2" - FEAT_LRCPC2
"dotprod" - FEAT_DotProd
"tme" - FEAT_TME
"fhm" - FEAT_FHM
"dit" - FEAT_DIT
"flagm" - FEAT_FLAGM
"ssbs" - FEAT_SSBS
"sb" - FEAT_SB
"paca" - FEAT_PAuth (address authentication)
"pacg" - FEAT_Pauth (generic authentication)
"dpb" - FEAT_DPB
"dpb2" - FEAT_DPB2
"sve2" - FEAT_SVE2
"sve2-aes" - FEAT_SVE2_AES
"sve2-sm4" - FEAT_SVE2_SM4
"sve2-sha3" - FEAT_SVE2_SHA3
"sve2-bitperm" - FEAT_SVE2_BitPerm
"frintts" - FEAT_FRINTTS
"i8mm" - FEAT_I8MM
"f32mm" - FEAT_F32MM
"f64mm" - FEAT_F64MM
"bf16" - FEAT_BF16
"rand" - FEAT_RNG
"bti" - FEAT_BTI
"mte" - FEAT_MTE
"jsconv" - FEAT_JSCVT
"fcma" - FEAT_FCMA
"aes" - FEAT_AES
"sha2" - FEAT_SHA1 & FEAT_SHA256
"sha3" - FEAT_SHA512 & FEAT_SHA3
"sm4" - FEAT_SM3 & FEAT_SM4

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

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。

その他

Cargo

互換性メモ

Androidにおいて、コンパイラーランタイムのリンク時ハックを削除した
Instant::nowでの時計が単調増加しないプラットフォーム向け緩和策が削除された。単調増加する時計を提供しないプラットフォームにおいては、後から取得したInstantが以前に取得したInstantよりも大きくなる保証がなくなった
Instant::{duration_since, elapsed, sub}がアンダーフロー時にパニックしなくなり、代わりに0で飽和するようになった。実際にパニックが発生するのは単調増加する時計の実装にバグがあるプラットフォームがほとんどで、開始時刻と終了時刻を逆にするようなプログラミングのミスを捉えることはできなかった。こういったミスにおいては、パニックする代わりに結果が0になるようになった
将来のリリースにおいて、最低ラインの要求を、Linuxカーネルはバージョン3.2に、glibcは2.17に引き上げることを予定している。 PR #95026にてぜひフィードバックを！

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。

すべてのライブラリを2021版に移行

さいごに

次のRust 1.61は2022/5/19(金)に予定されています。 std::io::stdin()を変数に入れなくてもlock()できるようになるようです。

オプティムでは解脱を目指す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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person obtaining a copy of this software and associated
documentation files (the "Software"), to deal in the
Software without restriction, including without
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the Software, and to permit persons to whom the Software
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conditions:

The above copyright notice and this permission notice
shall be included in all copies or substantial portions
of the Software.

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CLAIM, DAMAGES OR OTHER LIABILITY, WHETHER IN AN ACTION
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Apache License

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       excluding those notices that do not pertain to any part of
       the Derivative Works; and

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       distribution, then any Derivative Works that You distribute must
       include a readable copy of the attribution notices contained
       within such NOTICE file, excluding those notices that do not
       pertain to any part of the Derivative Works, in at least one
       of the following places: within a NOTICE text file distributed
       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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       notices within Derivative Works that You distribute, alongside
       or as an addendum to the NOTICE text from the Work, provided
       that such additional attribution notices cannot be construed
       as modifying the License.

   You may add Your own copyright statement to Your modifications and
   may provide additional or different license terms and conditions
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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");
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コンパイル時間を計測できるようになった

機能（features）で名前空間付き・弱依存がサポートされた

コード網羅率を計測できるようになった

[u8]を文字列としてエスケープできるようになった

安定化されたAPIのドキュメント

Arc::new_cyclic

パニック

サンプル

Rc::new_cyclic

パニック

サンプル

slice::EscapeAscii

<[u8]>::escape_ascii

サンプル

u8::escape_ascii

サンプル

Vec::spare_capacity_mut

サンプル

MaybeUninit::assume_init_drop

安全性

MaybeUninit::assume_init_read

安全性

サンプル

i{N}::abs_diff

サンプル

u{N}::abs_diff

サンプル

arch::is_aarch64_feature_detected!

サポートされている引数

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

その他

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

`Arc::new_cyclic`

`Rc::new_cyclic`

`slice::EscapeAscii`

`<[u8]>::escape_ascii`

`u8::escape_ascii`

`Vec::spare_capacity_mut`

`MaybeUninit::assume_init_drop`

`MaybeUninit::assume_init_read`

`i{N}::abs_diff`

`u{N}::abs_diff`

`arch::is_aarch64_feature_detected!`