構造体（Struct）

関連するデータをまとめる「構造体」について学びます。

構造体とは

構造体は複数の関連するデータをまとめた型です。

#![allow(unused)]
fn main() {
struct User {
    username: String,
    email: String,
    age: u32,
    active: bool,
}
}

構造体の定義と使用

定義

#![allow(unused)]
fn main() {
struct Point {
    x: f64,
    y: f64,
}
}

インスタンスの作成

fn main() {
    let p = Point {
        x: 3.0,
        y: 4.0,
    };

    println!("座標: ({}, {})", p.x, p.y);
}

フィールドへのアクセス

fn main() {
    let mut user = User {
        username: String::from("太郎"),
        email: String::from("taro@example.com"),
        age: 25,
        active: true,
    };

    println!("名前: {}", user.username);

    // mutなら変更可能
    user.age = 26;
}

フィールド初期化省略記法

変数名とフィールド名が同じなら省略できます。

#![allow(unused)]
fn main() {
fn create_user(username: String, email: String) -> User {
    User {
        username,  // username: username の省略
        email,     // email: email の省略
        age: 0,
        active: true,
    }
}
}

構造体更新構文

既存のインスタンスから一部だけ変えた新しいインスタンスを作れます。

fn main() {
    let user1 = User {
        username: String::from("太郎"),
        email: String::from("taro@example.com"),
        age: 25,
        active: true,
    };

    let user2 = User {
        email: String::from("jiro@example.com"),
        ..user1  // 残りはuser1から
    };

    // 注意: user1.usernameはムーブされたので使えない
    // println!("{}", user1.username);  // エラー！
    println!("{}", user1.age);  // OK（Copyトレイト）
}

タプル構造体

フィールド名のない構造体です。

struct Color(u8, u8, u8);
struct Point3D(f64, f64, f64);

fn main() {
    let black = Color(0, 0, 0);
    let origin = Point3D(0.0, 0.0, 0.0);

    println!("R: {}", black.0);
    println!("x: {}", origin.0);
}

ユニット様構造体

フィールドを持たない構造体です。トレイト実装に使います。

struct AlwaysEqual;

fn main() {
    let _subject = AlwaysEqual;
}

メソッドの定義（impl）

構造体に関連する関数をimplブロックで定義します。

struct Rectangle {
    width: u32,
    height: u32,
}

impl Rectangle {
    // メソッド（&selfを受け取る）
    fn area(&self) -> u32 {
        self.width * self.height
    }

    // 可変メソッド（&mut selfを受け取る）
    fn double(&mut self) {
        self.width *= 2;
        self.height *= 2;
    }

    // 関連関数（selfを受け取らない）
    fn square(size: u32) -> Rectangle {
        Rectangle {
            width: size,
            height: size,
        }
    }
}

fn main() {
    let mut rect = Rectangle {
        width: 30,
        height: 50,
    };

    println!("面積: {}", rect.area());

    rect.double();
    println!("2倍後の面積: {}", rect.area());

    let sq = Rectangle::square(10);
    println!("正方形の面積: {}", sq.area());
}

&self、&mut self、self の違い

複数のimplブロック

#![allow(unused)]
fn main() {
impl Rectangle {
    fn area(&self) -> u32 {
        self.width * self.height
    }
}

impl Rectangle {
    fn can_hold(&self, other: &Rectangle) -> bool {
        self.width > other.width && self.height > other.height
    }
}
}

デバッグ出力

#[derive(Debug)]を使うと、構造体を簡単に表示できます。

#[derive(Debug)]
struct Rectangle {
    width: u32,
    height: u32,
}

fn main() {
    let rect = Rectangle {
        width: 30,
        height: 50,
    };

    println!("{:?}", rect);   // Rectangle { width: 30, height: 50 }
    println!("{:#?}", rect);  // 整形表示
}

実践例: ユーザー管理

#[derive(Debug)]
struct User {
    id: u32,
    username: String,
    email: String,
}

impl User {
    fn new(id: u32, username: String, email: String) -> User {
        User { id, username, email }
    }

    fn display(&self) {
        println!("ID: {}, 名前: {}", self.id, self.username);
    }

    fn update_email(&mut self, new_email: String) {
        self.email = new_email;
    }
}

fn main() {
    let mut user = User::new(1, String::from("太郎"), String::from("taro@example.com"));
    user.display();

    user.update_email(String::from("newtaro@example.com"));
    println!("新しいメール: {}", user.email);
}

まとめ

確認テスト

次のドキュメント: 02_enums_pattern.md