Category: C++

staticは静的変数を定義する。値は変動しても良いが、変数の位置が固定で、複数スレッドから共通に参照することができる。

static mut COUNTER: u32 = 0;

fn main(){
    unsafe {
        println!("{}", COUNTER);
        COUNTER += 1;
        println!("{}", COUNTER);
    }
}

安全に読み書きするには、アトミック性を保証する参照・変更を用いる。

use std::sync::atomic::{self, AtomicU32, Ordering};
static COUNTER: AtomicU32 = AtomicU32::new(0);
fn count_up() {COUNTER.fetch_add(1, atomic::Ordering::SeqCst);}
fn get_count()-> u32 { return COUNTER.load(Ordering::SeqCst); }

fn main(){
    unsafe {
        println!("{}", get_count());
        count_up();
        println!("{}", get_count());
    }
}

### C++
グローバル変数

static int a = 10;
extern int b;

int main(void) {
}

静的メンバ変数

#include <iostream>

static int num = 0;

struct Sample {
    
    void CountUp() {
        num++;
        std::cout << "num: " << num << std::endl;
    }
    
};

int main(void) {
    Sample instance1;
    instance1.CountUp();

    Sample instance2;
    instance2.CountUp();
}

C++

#include <iostream>

static int num = 0;

struct Sample {
    
    void CountUp() {
        num++;
        std::cout << "num: " << num << std::endl;
    }
    
};

int main(void) {
    Sample instance1;
    instance1.CountUp();

    Sample instance2;
    instance2.CountUp();
}

static mut num: i32 = 0;

struct Sample {
}

trait Count {fn CountUp(n: i32);}
impl Count for Sample {
    fn CountUp(n: i32) {
        n = n + 1;
        println!("{}", n);
    }
}


fn main(){
    let s1 = Sample {};
    s1.CountUp(num);

    let s2 = Sample {};
    s2.CountUp(num);
}

どう書いて良いかイマイチわからんな。。。

extern "C" {
    fn abs(x: i32) -> i32;
}

fn main(){
    unsafe {
        println!("{}", abs(-123));
    }
}

sub.h

#ifndef SUB_H
#define SUB_H

extern int gNumber;

#endif

sub.c

int gNumber = 100;

void func(void){
    gNumber += 100;
}

main.c

#include <stdio.h>
#include "sub.h"

int main(void) {
    func();
    printf("gNumber: %d\n", gNumber);
}

$ g++ -o test test.cpp sub.cpp && ./test
test.cpp: In function ‘int main()’:
test.cpp:5:5: error: ‘func’ was not declared in this scope
5 | func();

うーん、これはエラーになっちゃうな…

fn main(){
    let a = 123;
    let p = &a;
    println!("{}", *p);

    let b = 456;
    let ref q = &b;
    println!("{}", *q);

    let c = 789;
    let ref r = &c;
    println!("{}", *r);
}

#include <cstdio>

void swap(int &a, int &b)
{
    int temp;;
    temp = a;
    a = b;
    b = temp;
}

void swap_pointer(int *a, int *b){
    int temp;
    temp = *a;
    *a = *b;
    *b = temp;
}

int main() {
    int x = 5;
    int y = 8;

    swap(x, y);
    printf("%d, %d\n", x, y);

    swap_pointer(&x, &y);
    printf("%d, %d\n", x, y);

    return(0);
}

これをRustで書こうとするが、、、

fn swap<'a>(mut a: &'a i32,mut b: &'a i32) {
    let mut _temp:&i32;

    _temp = a;
    a = b;
    b = _temp;
}

fn main(){
    let mut x: i32 = 5;
    let mut y: i32 = 8;
    swap(&x, &y);
    println!("x:{} y:{}", x, y);
}

$ ./main
x:5 y:8

swapされんな… 何が間違っているかよくわからん…

### cargoがインストールされていることを確認
$ cargo –version
cargo 1.83.0 (5ffbef321 2024-10-29)

## プロジェクトの作成
$ cargo new hoge

main.rs

use rand::Rng;

fn main() {
    let mut rng = rand::thread_rng();
    for _i in 1..10 {
        println!("{}", rng.gen_range(1, 101));
    }
}

Cargo.tom

[package]
name = "hoge"
version = "0.1.0"
edition = "2021"

[dependencies]
rand = "0.7"

$ cargo run
26
4
61
71
29
17
33
37
59

### C++でライブラリを作る
MathLibrary.h

#pragma once

namespace MathLibrary
{
    class Arithmetic
    {
    public:
        static double Add(double a, double b);

        static double Subtract(double a, double b);

        static double Multiply(double a, double b);

        static double Divide(double a, double b);
    };
}

#include "MathLibrary.h"

namespace MathLibrary
{
    double Arithmetic::Add(double a, double b)
    {
        return a + b;
    }

    double Arithmetic::Subtract(double a, double b)
    {
        return a - b;
    }

    double Arithmetic::Multiply(double a, double b)
    {
        return a * b;
    }

    double Arithmetic::Divide(double a, double b)
    {
        return a / b;
    }


}

#include <iostream>
#include "MathLibrary.h"

int main() {
    double a = 7.4;
    int b = 99;

    std::cout << "a + b = " <<
        MathLibrary::Arithmetic::Add(a, b) << std::endl;
    std::cout << "a - b = " <<
        MathLibrary::Arithmetic::Subtract(a, b) << std::endl;
    std::cout << "a * b = " <<
        MathLibrary::Arithmetic::Multiply(a, b) << std::endl;
    std::cout << "a / b = " <<
        MathLibrary::Arithmetic::Add(a, b) << std::endl;
}

$ g++ -o test MathLibrary.cpp test.cpp && ./test
a + b = 106.4
a – b = -91.6
a * b = 732.6
a / b = 106.4

crateというより、複数ファイルの使用か…

use futures::executor::block_on;

struct Song {
    lyric: String,
}

async fn learn_and_sing() {
    let song = learn_song().await;
    sing_song(song).await;
}

async fn learn_song() -> Song {
    let song = Song { lyric: String::from("La la la...") }
    println!("Learned song");
    return song;
}

async fn sing_song(song: Song) {{
    println!("{}", song.lyric);
}}

async fn dance() {
    println!("Dance");
}

async fn async_main(){
    let f1 = learn_and_sing();
    let f2 = dance();
    futures::join!(f1, f2);
}

fn main(){
    block_on(async_main());
}

to use `async fn`, switch to Rust 2018 or later
2015 Rustだと使えない模様

c++の非同期処理

#include <iostream>
#include <future>

int main() {
    std::promise<int> pr;
    std::future<int> ft = pr.get_future();
    pr.set_value(100);
    int i = ft.get();
    std::cout << i << std::endl;
}

thread::spawn関数で新規スレッドを生成する。

use std::thread;
use std::time::Duration;

fn main(){
    let th = thread::spawn (|| {
        for _i in 1..10 {
            println!("A");
            thread::sleep(Duration::from_millis(500));
        }
    });
    th.join().unwrap();
    println!("Finished");
}

スレッドからスレッド外変数を参照するにはmoveを使用する。

use std::thread;
use std::time::Duration;

fn main(){
    let str = String::from("ABC");
    let th = thread::spawn (move|| {
        for _i in 1..10 {
            println!("{}", str);
            thread::sleep(Duration::from_millis(100));
        }
    });
    th.join().unwrap();
    println!("Finished");
}

C/C++ で新しいスレッドを立ち上げる

#include <thread>
#include <cstdio>
#include <cstdint>

uint32_t end_flag_;
uint32_t msg_;

void ThreadA()
{
    int32_t input = 0;
    while(end_flag_){
        printf("数字を入力してください\n");
        printf("0...スレッドBにメッセージを送信します\n");
        printf("1...プロセスを終了します\n");
        scanf("%d", &input);

        switch(input){
            case 0:
                msg_ = 1;
                break;
            case 1:
                end_flag_ = 0;
                break;
            default:
                printf("0か1を入力してください。\n");
                break;
        }
    }
    printf("スレッドA終了\n");
}

void ThreadB()
{
    while(end_flag_){
        if(msg_){
            printf("スレッドAからメッセージを受信しました\n");
            msg_ = 0;
        }
    }
    printf("スレッドB終了\n");
}

int main() {
    msg_ = 0;
    end_flag_ = 1;

    std::thread th_a(ThreadA);
    std::thread th_b(ThreadB);

    th_a.join();
    th_b.join();

    return 0;
}

Rustで書いてみる

use std::thread;

fn main(){
    let mut msg_ : u32 = 0;
    let mut end_flag_ : u32 = 1;

    let thA = thread::spawn (move|| {
        while end_flag_ != 0 {
            println!("数字を入力してください");
            println!("1...スレッドBにメッセージを送信します");
            println!("2...プロセスを終了します");
            let mut word = String::new();
            std::io::stdin().read_line(&mut word).ok();
            let num: i32 = word.trim().parse().ok().unwrap();
            println!("入力値: {}", num);
            match num {
                1 => { msg_ = 1}
                2 => { end_flag_ = 0}
                _ => println!("0か1を入力してください"),
            }
        }
    });

    let thB = thread::spawn (move|| {
        while end_flag_ != 0 {
            if msg_ == 1 {
                println!("スレッドAからメッセージを受信しました。");
                msg_ = 0;
            }
        }
    });
    thA.join().unwrap();
    thB.join().unwrap();
}

スレッドは二つ立っているんだけど、moveで所有権が移転すると、変数msg_がもう読み込まれなくなる。なるほど、難しいね。

トレイトを実装するオブジェクトをイテレータと呼ぶ
イテレータとは、連続したオブジェクトを順番に取り扱うための機能を提供するオブジェクト

pub trait Iterator {
    type Item;
    fn next(&mut self) -> Option<Self::Item>;
    
    // methods with default implementations elided
}

イテレータにはmap、filter、collectなどのメソッドがある。

fn main(){
    let vec = vec![1, 2, 3, 4, 5];
    let mut iter = vec.iter();

    while let Some(item) = iter.next() {
        println!("{}", item);
    }
}

struct Counter {
    max: u32,
    count: u32,
}

impl Counter {
    fn new(max: u32) -> Counter {
        Counter {max: max, count: 0}
    }
}

impl Iterator for Counter {
    type Item = u32;
    fn next(&mut self) -> Option<Self::Item>{
        self.count += 1;
        if self.count < self.max {
            Some(self.count)
        } else {
            None
        }
    }
}

fn main(){
    let counter = Counter::new(10);
    for c in counter {
        println!("{}", c);
    }
}

C++

#include <bits/stdc++.h>
using namespace std;

int main() {
    vector<int>a = {1, 2, 3, 5};
    auto itr = find(a.begin(), a.end(), 3);

    if (itr == a.end()) {
        cout << "not found" << endl;
    } else {
        int idx = distance(a.begin(), itr);
        cout << "a[" << idx << "] =" << *itr << endl;
    }
}

fn main(){
    let a = vec![1, 2, 4, 6, 8];
    let mut iter = a.iter();

    let mut counter = 0;
    while let Some(item) = iter.next() {
        counter = counter + 1;
        if *item == 3 {
            println!("idx {}", counter);
            break;
        } 
        if counter == a.len() {
            println!("not found");
        }
    }
}

毎回、もうちょっと上手い書き方が絶対にあると思う。。

インプリメンテーションとは構造体にメソッドを追加するもの。Rustにクラスはない。

struct Rect { width: u32, height: u32}

impl Rect {
    fn area(&self) -> u32 {
        self.width * self.height
    }
}

fn main(){
    let r = Rect {width: 200, height: 300};
    println!("{}", r.area());
}

C++のclass

#include <iostream>
#include <string>

class Car {
    public:
        std::string owner;
        std::string color;
        int number;
};

auto main(void) -> int {
    auto a = Car();
    a.owner = "山田";
    a.color = "blue";
    a.number = 1234;
    std::cout << "a.owner =" << a.owner << ", a.color =" << a.color 
        << ", a.number =" << a.number << std::endl;
}

rustでimplを使ってclassを書く

struct Car { 
    owner: String, 
    color: String,
    number: u32,
}

impl Car {
    fn prnt(&self) {
        println!("{} {} {}", self.owner, self.color, self.number);
    }
}

fn main(){
    let c = Car {owner: "山田".to_string(), color: "blue".to_string(), number: 1234};
    c.prnt();
}

$ ./main
山田 blue 1234

なるほど〜

変数に保存したり、引数として他の関数に渡すことができる匿名関数。無名関数やラムダ式に似ている。

fn main(){
    let square = | x: i32 | {
        x * x
    };
    println!("{}", square(9));
}

moveでクロージャー外変数をクロージャー内に移動することができる。

fn main(){
    let msg = String::from("Hello");
    let func = move || {
        println!("{}", msg);
    };
    func();
}

#include <iostream>

auto func() {
    int x = 0;
    return [=]() mutable -> void {
        ++x;
        std::cout << x << std::endl;
    };
}

int main()
{
    auto f1 = func();
    f1();
    f1();
    f1();
    f1();

    auto f2 = func();
    f2();
    f2();
    f2();
    f2();
}

fn main(){
    let mut i = 0;
    let make_counter = | mut x:i32 | {
        i = x + 1;
        println!("{}", i);
    };

    make_counter(i);
    make_counter(i);
}

クロージャの中でグローバル変数は
3 | let make_counter = | mut x:i32 | {
| ————- `i` is borrowed here
4 | i = x + 1;
| – borrow occurs due to use of `i` in closure

fn main(){
    let mut i: i32 = 1;
    let make_counter = | mut x:i32 | {
        x = x + 1;
        println!("{}", x);
        return x;
    };

    i = make_counter(i);
    i = make_counter(i);
}

スマートな書き方ではありませんね。。
クロージャの値をうまく保持し続けたい時の書き方が知りたい。。

fn add(x: i32, y: i32) -> i32 {
    return x + y;
}

fn main(){
    let r = add(4, 7);
    println!("{}", r);
}

C++で関数を使って書いてみる

#include <iostream>
#include <stdio.h>
#include <string>
#include <map>

int total(std::map<std::string, int> &cart){
    int price = 0;
    for(auto i : cart){
        price = price + i.second;
    }
    std::cout << "※合計:　" << price << "円" << std::endl;
    return price;
}

int tax(int price) {
    int tax_price = price * 0.1;
    std::cout << "※税:　" << tax_price << "円" << std::endl;
    return tax_price;
}

void cashier(std::map<std::string, int> &cart) {
    for(auto i: cart) {
        std::cout << i.first << ": " << i.second << "円" << std::endl;
    }

    int price = total(cart);
    int tax_price = tax(price);
    
    std::cout << "お会計:　" << price + tax_price << "円" << std::endl;
}

int main()
{
    std::map<std::string, int> cart;

    cart["Crab mayoo"] = 2280;
    cart["Salad"] = 780;
    cart["Cola"] = 190;

    cashier(cart);
    
    return 0;
}

上記をRustで記述する。

use std::collections::HashMap;

fn total(cart :HashMap<&str, u32> )-> u32 {
    let mut price: u32 = 0;
    for (key, value) in cart.iter() {
        price = price + value;
        println!("{} : {}円", key, value);
    }
    println!("※合計 {}円", price);
    return price;
}

fn tax(price: u32) -> u32 {
    let tax: u32 = price / 10;
    println!("※税 {}円", tax);
    return tax;
}

fn cashier(cart :HashMap<&str, u32>) {
    let price: u32 = total(cart);
    let tax_price = tax(price);
    println!("合計 {}円", price + tax_price);
}

fn main(){
    let mut cart = HashMap::new();
    cart.insert("Crab mayoo", 2280);
    cart.insert("Salad", 780);
    cart.insert("Cola", 190);

    cashier(cart);
}

なるほど、u32 * floatはできないので、price * 0.1とするとエラーになる。
Rustは型指定が結構大変だなぁ