20161121-rust-tokyo

A overview of Rust programming

Transcript

1. 自然数を定義してみよう Mozilla Japan N.Shimizu (nshimizu@mozilla-japan.org) Rust初心者LT会@レバレジーズ (2016/11/21）
3. https://hacks.mozilla.org/2016/11/rust-and-the-future-of-systems-programming/
4. https://www.youtube.com/watch?list=PLo3w8EB99pqJ74XIGe72c9hBZWz9Y16cY&v=8EPsnf_ZYU0
5. 荈搫侧㥨ֹדׅ״י
6. 3VTUד荈搫侧׾㹀纏׃ג׫״ֲ
7. /
   4IJNJ[V
   
   
   !DIJLPTLJ ˖ ⛆加㖩ח֮׷8FC׾⡲׷⠓爡ד⫴ְגְתׅ
   ˖ 'JSFGPY
   
   'JSFGPY
   GPS
   J04
   ˖ 3VTU
   
   BTNKT
   
   8FC"TTFNCMZ
   
   8FC73
   
   (BNJOH
   ˖ .%/
   
   TVQQPSUNP[JMMBPSH
   ˖ فؚٗٓىؚٝ鎉铂ה؟حؕ٦鋅׷ךָ㥨ֹדׅ
   ˖ 㘗ך䓼ְ鎉铂ָ㥨ֹדׅ
   ˖ IUUQTTQFBLFSEFDLDPNDIJLPTLJ
8. 自然数など定義して何になるのか
9. 自然数の定義：良いプログラミングの練習 • 直和型をどのように扱うか？ • Cでは共用体として表現 • Javaでは継承、もしくはインタフェースの実装で実現 • JavaScriptやRubyはあるメソッドを持っているかどうか • 再帰的なデータ構造をどのように扱うか？ • Cでは共用体へのポインターを利用して実現 • JavaではCompositeパターンを使って実装 • JavaScriptやRubyでは、とりあえず代入すればいい • 再帰的な関数をどのように定義できるか？
10. ペアノの公理：自然数の定義 • ジュゼッペ・ペアノ（1858-1932）によって定義された自然数の定義 (1891) • 自然数は次の条件を満たす • 自然数0が存在する • 任意の自然数 a には、その後者 suc(a) が存在する • 0はいかなる自然数の後者ではない • 異なる自然数は、異なる後者を持つ • 0がある性質を満たし、a がある性質を満たせば suc(a) もまたその性質を満 たす時、全ての自然数はその性質を満たす IUUQTKBXJLJQFEJBPSHXJLJآُئحل٥ل،ظ
11. 自然数の構造：はじまりの町と、つぎの町 • スタート地点と、次の地点への移動で定義されるもののことを「自然数」と呼びました • 0：スタート地点 • 後者関数suc: 次の地点への移動 • 線形リストと同じ構造を持ちます  TVD TVD TVD TVD
12. JS DMBTT
    1FBOP\
    
    
    DPOTUSVDUPS QSFW \
    
    
    
    
    UIJTQSFW
    
    QSFW
    
    
    ^
    
    
    TVD \
    
    
    
    
    SFUVSO
    OFX
    1FBOP UIJT 
    
    
    ^
    
    UP@J \
    
    
    
    SFUVSO
    UIJTQSFW
    
    
    
    
    
    
    UIJTQSFWUP@J
    
    
    
    
    
    ^
    ^
    1FBOP@[FSP
    
    OFX
    1FBOP OVMM 
    1FBOP[FSP
    
    GVODUJPO \
    
    
    SFUVSO
    1FBOP@[FSP
    ^
    DPOTU
    [FSP
    
    1FBOP[FSP 
    DPOTU
    POF
    
    [FSPTVD 
    DPOTU
    UXP
    
    POFTVD 
    DPOTU
    GPVS
    
    UXPTVD TVD 
    DPOTPMFMPH GPVSUP@J 
    
    
    JavaScript で定義した自然数クラス
13. コマンドライン 
    DBSHP
    OFX
    CJO
    QFBOP
    
    USFF
    QFBOP
    QFBOP
    щЭЭ
    $BSHPMPDL
    щЭЭ
    $BSHPUPNM
    сЭЭ
    TSD
    
    
    
    
    сЭЭ
    NBJOST Cargo コマンドで雛形を作成
14. FOVN
    1FBOP\
    
    
    
    
    ;FSP
    
    
    
    
    4VD
    ^
    GO
    [FSP
    
    1FBOP\
    
    
    
    
    1FBOP;FSP
    ^  TVD TVD 基底となる0と、それ以外とを分けて扱えるように型を定義します　 Rust
15. Rust <UFTU>
    GO
    UFTU@[FSP \
    
    
    BTTFSU NBUDI
    [FSP
    \
    
    
    
    
    
    
    1FBOP;FSP
    
    USVF
    
    
    
    
    
    
    @
    
    GBMTF
    
    
    ^ 
    ^ zero() のテストコード（enum は == で同値であることを比較できません）
16. コマンドライン 
    DBSHP
    UFTU
    
    
    
    $PNQJMJOH
    QFBOP
    W
    MF6TFSTDIJLPHJUSVTUIBOETPOTBNQMFTQFBOP
    XBSOJOH
    WBSJBOU
    JT
    OFWFS
    VTFE
    A4VDA
    <XBSO EFBE@DPEF >
    PO
    CZ
    EFGBVMU
    
    
    TSDNBJOST
    
    
    ]
    
    ]
    
    
    
    
    4VD
    
    
    ]
    
    
    
    
    ???
    
    
    
    
    'JOJTIFE
    EFCVH
    <VOPQUJNJ[FE
    
    EFCVHJOGP>
    UBSHFU T
    JO
    
    TFDT
    
    
    
    
    
    3VOOJOH
    UBSHFUEFCVHQFBOPBEBE
    SVOOJOH
    
    UFTU
    UFTU
    UFTU@[FSP
    
    PL
    UFTU
    SFTVMU
    PL
    
    QBTTFE
    
    GBJMFE
    
    JHOPSFE
    
    NFBTVSFE cargo test でテストを実行できます
17. Rust <UFTU>
    GO
    UFTU@UP@J
    \
    
    
    
    
    BTTFSU [FSP UP@J
    
     
    ^
    JNQM
    1FBOP
    \
    
    
    
    
    GO
    UP@J TFMG
    
    V
    \
    
    
    
    
    
    
    
    
    NBUDI
    TFMG
    \
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    1FBOP;FSP
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    @
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    ^
    
    
    
    
    
    ^
    ^ to_iメソッド：数値との対応付けを行うメソッド
18. 再帰的に定義されている感を出したい • 1：= suc(0) • 2：= suc(1) = suc(suc(0)) • 3：= suc(2) = suc(suc(1)) = suc(suc(suc(0))) • 4:= suc(3) = suc(suc(2)) = suc(suc(suc(1))) = suc(suc(suc(suc(0))))  TVD TVD TVD TVD
19. Rust FOVN
    1FBOP\
    
    
    ;FSP
    
    
    4VD
    1FBOP
    ^
    GO
    TVD O
    1FBOP
    
    1FBOP
    \
    
    
    
    
    1FBOP4VD O
    ^
    <UFTU>
    GO
    UFTU@TVD
    \
    
    
    
    
    BTTFSU NBUDI
    TVD [FSP
    \
    
    
    
    
    
    
    
    
    1FBOP4VD @
    
    USVF
    
    
    
    
    
    
    
    
    @
    
    GBMTF
    
    
    
    
    ^ 
    ^ 一つ前を覚えておくことで、再帰的に定義されている感を出していこうとしました
20. コマンドライン 
    DBSHP
    UFTU
    
    
    
    $PNQJMJOH
    QFBOP
    W
    MF6TFSTDIJLPHJUSVTUIBOETPO TBNQMFTQFBOP
    FSSPS<&>
    SFDVSTJWF
    UZQF
    A1FBOPA
    IBT
    JOOJUF
    TJ[F
    
    
    TSDNBJOST
    
    
    ]
    
    ]
    FOVN
    1FBOP
    \
    
    
    ]
    ?
    SFDVSTJWF
    UZQF
    IBT
    JOOJUF
    TJ[F
    
    
    ]
    
    
    
    IFMQ
    JOTFSU
    JOEJSFDUJPO
    FH
    B
    A#PYA
    A3DA
    PS
    AA
    BU
    TPNF
    QPJOU
    UP
    NBLF
    A1FBOPA
    SFQSFTFOUBCMF 再帰的な構造を使うには、直接値を保持するのではなく、間接的に扱わなければなりません
21. Rust FOVN
    1FBOP
    \
    
    
    
    
    ;FSP
    
    
    
    
    4VD 1FBOP
    ^
    GO
    TVD O
    1FBOP
    
    1FBOP
    \
    
    
    
    
    1FBOP4VD O
    ^
    <UFTU>
    GO
    UFTU@TVD
    \
    
    
    
    
    BTTFSU NBUDI
    TVD [FSP
    \
    
    
    
    
    
    
    
    
    1FBOP4VD @
    
    USVF
    
    
    
    
    
    
    
    
    @
    
    GBMTF
    
    
    
    
    ^ 
    ^ 参照を利用して、間接的に値を保持するように書き換えます
22. コマンドライン DBSHP
    UFTU
    
    
    
    $PNQJMJOH
    QFBOP
    W
    MF6TFSTDIJLPHJUSVTUIBOETPO TBNQMFTQFBOP
    FSSPS<&>
    NJTTJOH
    MJGFUJNF
    TQFDJFS
    
    
    TSDNBJOST
    
    
    ]
    
    ]
    
    
    
    
    4VD 1FBOP
    
    
    ]
    
    
    
    
    
    
    
    
    ?
    FYQFDUFE
    MJGFUJNF
    QBSBNFUFS ライフタイムを指定しなければならない！！ライフタイムってなんや！
23. ライフタイム (lifetime) • Rustは、コンパイラーでできる限りのことをしようとします。 • そのうちの一つが、オブジェクトの生存時間管理です • RustにはGC(Garbage Collection)が標準では付いていません • しかし、メモリ上の領域を解放するタイミングはコンパイラーが適切に判断してくれます • しかしながら、全てを自動では推測できないので、ヒント情報が必要です • ヒント情報を関数、構造体、traitなどの宣言時に明示できます 如ך鸬甧倯玎䒭׾הֹծZך⦼׾実׭גֻ׌ְׁ
    Y
    
    B
    
    C
    C
    
    B
    Z
    
    Y
    
    B
    
24. 
    JNQMJDJU
    GO
    GPP Y
    J
    \
    ^
    
    FYQMJDJU
    GO
    CBSB Y
    B
    J
    \
    ^ lifetimeもコンパイラーが適切に推測してくれるので、基本的に書かなくても良い
25. TUSVDU
    'PPB
    \
    
    
    
    
    Y
    B
    J
    ^
    GO
    NBJO
    \
    
    
    
    
    MFU
    Z
    
    
    
    UIJT
    JT
    UIF
    TBNF
    BT
    AMFU
    @Z
    
    
    MFU
    Z
    
    @ZA
    
    
    
    
    MFU
    G
    
    'PP
    \
    Y
    Z
    ^
    
    
    
    
    QSJOUMO \^
    GY 
    ^ 構造体 Foo は 'a というライフタイムを持っていて、そのメンバー x のライフタイムは'a
26. TUSVDU
    'PPB
    \
    
    
    
    
    Y
    B
    J
    ^
    JNQMB
    'PPB
    \
    
    
    
    
    GO
    Y TFMG
    
    B
    J
    \
    TFMGY
    ^
    ^
    Fooでは'aというライフタイムがあり、そのメソッドxの返り値は、呼び出しされたオブジェクトと同じライフタイムを持ちます
27. MFU
    [
    
    [FSP 
    MFU
    POF
    
    [TVD 
    MFU
    UXP
    
    POFTVD 
    MFU
    UISFF
    
    UXPTVD 
    QSJOUMO \^
    
    \^
    
    \^
    
    \^
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    [UP@J
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    POFUP@J
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    UXPUP@J
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    UISFFUP@J  MFU
    [
    
    [FSP 
    MFU
    POF
    
    [TVD 
    MFU
    UISFF
    \
    
    
    
    
    MFU
    UXP
    
    POFTVD 
    
    
    
    
    UISFF
    
    UXPTVD 
    
    
    
    
    QSJOUMO \^
    
    \^
    
    \^
    
    \^
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    [UP@J
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    POFUP@J
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    UXPUP@J
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    UISFFUP@J 
    ^ 左はコンパイルできますが、右はライフタイムに関するエラーがあるのでコンパイルできません
28. Rust FOVN
    1FBOPB
    \
    
    
    
    
    ;FSP
    
    
    
    
    4VD B
    1FBOPB
    ^
    GO
    [FSPB
    
    1FBOPB
    \
    
    
    
    
    1FBOP;FSP
    ^
    GO
    TVDB O
    B
    1FBOP
    
    1FBOPB
    \
    
    
    
    
    1FBOP4VD O
    ^
    ライフタイムを明示してみました
29. Rust JNQM
    B
    1FBOPB
    \
    
    
    
    
    GO
    UP@J TFMG
    
    V
    \
    
    
    
    
    
    
    
    
    NBUDI
    TFMG
    \
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    1FBOP;FSP
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    @
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    ^
    
    
    
    
    ^
    ^ ライフタイムの明示（つづき）
30. Rust JNQM
    B
    1FBOPB
    \
    
    
    GO
    UP@J TFMG
    
    V
    \
    
    
    
    
    NBUDI
    TFMG
    \
    
    
    
    
    
    
    1FBOP;FSP
    
    
    
    
    
    
    
    
    @
    
    
    
    
    
    
    ^
    
    
    ^
    
    
    GO
    TVD B
    TFMG
    
    1FBOPB
    \
    
    
    
    
    1FBOP4VD TFMG
    
    
    ^
    ^
    <UFTU>
    GO
    UFTU@TVD
    \
    
    
    BTTFSU NBUDI
    [FSP TVD
    \
    
    
    
    
    1FBOP4VD @
    
    USVF
    
    
    
    @
    
    GBMTF
    
    
    ^ 
    ^ suc をメソッド化
31. Rust JNQM
    B
    1FBOPB
    \
    
    
    
    
    GO
    UP@J TFMG
    
    V
    \
    
    
    
    
    
    
    
    
    NBUDI
    TFMG
    \
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    1FBOP;FSP
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    1FBOP4VD QSFW
    
    
    
    QSFWUP@J
    
    
    
    
    
    
    
    
    ^
    
    
    
    
    ^
    ^
    数値との対応付け（再帰的に行う）
32. まとめ • ここまで、Rustを使って自然数を定義できました • これからやりたいこと • 各種演算の実装（加算、乗算、除算） • エラーメッセージをよく読もう！Rustのエラーメッセージは親切！まじ親切！
33. https://doc.rust-lang.org/error-index.html
34. https://dev.mozilla.jp/
35. goo.gl/bHALbG