Rust は安全性・速度・並行性を兼ね備えたシステムプログラミング言語。所有権システム、ライフタイム、トレイト、非同期プログラミング、unsafe まで、Rust の全てを体系的に解説する。
Rustは「安全性」「速度」「並行性」の3つを同時に達成する唯一のシステムプログラミング言語であり、ガベージコレクタなしでメモリ安全を保証する。
所有権(Ownership)と借用(Borrowing)はRust独自のメモリ管理モデルであり、ガベージコレクタなしでメモリ安全とデータ競合防止をコンパイル時に保証する。
Rustの型システムは struct/enum による代数的データ型と trait によるアドホックポリモーフィズムを基盤とし、ジェネリクスと組み合わせてゼロコスト抽象化を実現する。
Rustは例外機構を持たず、Result<T, E> と Option<T> を用いた明示的なエラー処理により、全てのエラーパスをコンパイル時に検証する。
Vec、HashMap等のコレクションとIterator traitを組み合わせることで、型安全かつゼロコスト抽象化されたデータ処理パイプラインを構築できる。
ライフタイムはRustコンパイラが参照の有効期間を追跡する仕組みであり、ダングリング参照やuse-after-freeをコンパイル時に排除する。
Box、Rc、Arc、RefCell、Mutex等のスマートポインタは、所有権システムの制約を安全に緩和し、共有所有権や内部可変性といった高度なパターンを実現する。
クロージャは環境から変数をキャプチャできる匿名関数であり、Fn/FnMut/FnOnceの3つのトレイトによってキャプチャ方式とコンパイラ最適化が決定される。
unsafe Rustは借用チェッカーの制約を超えた操作(生ポインタ操作、FFI、ハードウェアアクセス等)を可能にし、安全な抽象化の中に封じ込めることで高レベルAPIの安全性を維持する。
コンパイル時にコードを生成する宣言的マクロ・手続き的マクロの仕組みと実践パターンを体系的に学ぶ
Future trait を中心とした Rust 非同期ランタイムの仕組みと async/await 構文の基礎を理解する
Tokio のマルチスレッドランタイムの内部構造、タスクスポーン、チャネルを使った非同期メッセージパッシングを習得する
実践的な非同期設計パターンとして Stream 処理、並行度制御、リトライ戦略、バックプレッシャーを体系的に学ぶ
Rust の非同期ネットワークスタックとして HTTP クライアント/サーバー、WebSocket、gRPC の実装パターンを習得する
Axum フレームワークを使った型安全な Web API 構築手法を、ルーティング・ミドルウェア・状態管理を軸に習得する
Rust のデータ型がメモリ上でどう配置されるかを理解し、repr 属性やアライメント制御で低レベル最適化を行う技術を習得する
Rust の所有権システムによるコンパイル時データ競合防止と、スレッド/ロック/並列イテレータによる実践的な並行処理を習得する
Rust と他言語の相互運用を理解し、bindgen・PyO3・napi-rs を使ったクロス言語連携を実践的に習得する
Rust の no_std 環境と WebAssembly ターゲットを通じて、リソース制約環境での開発手法を習得する
clap による引数解析、カラー出力、プログレスバー、クロスコンパイル/配布まで、実用的な CLI ツール開発の全工程を習得する
Cargo のパッケージ管理、ワークスペースによるモノレポ構成、feature フラグ、crates.io への公開手順を体系的に習得する
Rust のテストエコシステムを単体テスト・統合テスト・プロパティテスト・ベンチマークまで網羅的に習得する
Rust の事実上の標準シリアライゼーションフレームワーク Serde を、JSON/TOML/YAML の実践的な変換パターンと共に習得する
Rust でデータベースを扱うための主要 3 クレートを比較し、プロジェクトに最適な ORM / クエリビルダーを選択するための実践ガイド。
clippy・API 設計・エラーハンドリング・テスト戦略など、Rust で品質の高いコードを書くための実践的な指針を体系的に学ぶ。本章は Rust 中級〜上級者が実務で参照するリファレンスとして設計されている。