【Rust】外部関数の呼び出し(extern)

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…

【Rust】型エイリアス(type)

fn main(){

    let x = 123;
    println!("{}", type_of(x));
}

fn type_of<T>(_: T) -> &'static str {
    std::any::type_name::<T>()
}

c++だと、typeid

#include <iostream>
#include <typeinfo>

struct Base {};
struct Derived : public Base {};

struct PolyBase {virtual void member(){}};
struct PolyDerived : public PolyBase {};


int main() {
    int i;
    int* pi;
    std::cout << "int is: " << typeid(int).name() << std::endl;
    std::cout << "i is: " << typeid(i).name() << std::endl;
    std::cout << "pi is: " << typeid(pi).name() << std::endl;
    std::cout << "*pi is: " << typeid(*pi).name() << std::endl;
    std::cout << std::endl;

    Derived derived;
    Base *pbase = &derived;
    std::cout << "derived is: " << typeid(derived).name() << std::endl;
    std::cout << "*pbase is: " << typeid(*pbase).name() << std::endl;
    std::cout << std::boolalpha << "same type? " << (typeid(derived) == typeid(*pbase)) << std::endl;
    std::cout << std::endl;

    PolyDerived polyderived;
    PolyBase* ppolybase = &polyderived;
    std::cout << "polyderived is: " << typeid(polyderived).name() << std::endl;
    std::cout << "*ppolybase is: " << typeid(*ppolybase).name() << std::endl;
    std::cout << std::boolalpha << "same type? " << (typeid(polyderived) == typeid(*ppolybase)) << std::endl;
}

fn main(){
    let i = 10;
    let j = 3.14;
    println!("{}", type_of(i));
    println!("{}", type_of(j));
}

fn type_of<T>(_: T) -> &'static str {
    std::any::type_name::<T>()
}

derivedは派生。rustはclassがなくstructとimplなので、baseとderivedという概念があるか不明。。

【Rust】型エイリアス(type)

typeを用いて型エイリアスという別名をつけることができる。

fn main(){
    type Meter = u32;
    type Millimeter = u32;
    let m: Meter = 12;
    let mm: Millimeter = 12000;
    println!("{} {}", m, mm);
}

C++のエイリアスはtypedefやusing

#include <vector>
#include <iostream>

template <class T>
using Vec = std::vector<T>;

int main() {
    Vec<int> v;
    v.push_back(3);
    v.push_back(1);
    v.push_back(4);

    for (auto item : v) {
        std::cout << item << ", ";
    }
    std::cout << std::endl;

    return 0;
}

vector型にエイリアスを使用する

fn main(){

    type v = Vec<i32>;

    let a: v = (0..5).collect();

    for b in &a {
        println!("{}", b);
    }
}

【Rust】所有権・移動・参照

JavaやJavaScriptなどでは、ヒープ領域に確保したメモリは誰からも参照されなくなった後にガーベジコレクションによって解放される。Rustでは、ただ一つの変数がヒープ上のメモリの所有権を持ち、所有者がスコープから消えた時点でヒープ領域も解放される。

fn func1() {
    let name = String::from("ABC");
    println!("{}", name);
}

関数に変数を渡すと所有権が移る

fn func1() {
    let name = String::from("ABC");
    println!("{}", name);
    func2(name);
    println!("{}", name);
}

fn func2(name: String){
    println!("{}", name);
}

所有権を返してもらうこともできる

fn func1() {
    let name = String::from("ABC");
    println!("{}", name);
    name = func2(name);
    println!("{}", name);
}

fn func2(name: String) -> String{
    println!("{}", name);
    name
}

&で参照を渡すことで、所有権を移さないまま関数を呼び出すこともできる

fn func1() {
    let name = String::from("ABC");
    println!("{}", name);
    name = func2(&name);
    println!("{}", name);
}

fn func2(name: &String){
    println!("{}", name);
}

関数内で他の変数に渡しただけでも所有権の移転が発生する

fn func1() {
    let s1 = String::from("ABC");
    {
        let s2 = s1;
        println!("{}", s2);
    }
}

c++でお馴染みのswap

#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);
}

rustでswapを書こうとすると上手くいかない

fn func1() {
    let s1 = String::from("ABC");
    {
        let s2 = s1;
        println!("{}", s2);
    }
}

fn func2(name: &String){
    println!("{}", name);
}

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

【Rust】参照型(&, *)

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…

【Rust】モジュール(mood, pub, use, as)

modはモジュールを使用することを宣言する。pubはモジュール外からもその名前にアクセスするために必要。

foo.rs

pub fn foo_func() {
    println!("Foo!");
}

main.rs

mod foo;

fn main() {
    foo::foo_func();
}

先ほどの例を記述すると
foo.rs

pub fn add(a: f32, b: f32) -> f32 {
    a + b
}

pub fn subtract(a: f32, b: f32) -> f32 {
    a - b
}

pub fn multiply(a: f32, b: f32) -> f32 {
    a * b
}

pub fn divide(a: f32, b: f32) -> f32 {
    a / b
}

main.rs

mod foo;

fn main() {
    let a: f32 = 7.4;
    let b: f32 = 99.0;

    let x = foo::add(a, b);
    println!("a + b = {}", x);
    let y = foo::subtract(a, b);
    println!("a - b = {}", y);
    let z = foo::multiply(a, b);
    println!("a * b = {}", z);
    let d = foo::divide(a, b);
    println!("a / d = {}", d);
}

$ cargo run
Compiling hoge v0.1.0 (/home/vagrant/dev/rust/hoge)
Finished `dev` profile [unoptimized + debuginfo] target(s) in 0.97s
Running `target/debug/hoge`
a + b = 106.4
a – b = -91.6
a * b = 732.60004
a / d = 0.07474747

ヘッダーファイルが無い分、C++よりスッキリしてますね。。

【Rust】Cargoの使い方とcrate(クレート)

### 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…

【Rust】非同期関数(async, await)

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;
}

【Rust】マルチスレッド

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。

【Rust】コンソールから数字入力を取得する

fn main(){
    println!("数字を入力してください");
    println!("0...スレッドBにメッセージを送信します");
    println!("1...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!("{}", num);
}

$ ./main
数字を入力してください
0…スレッドBにメッセージを送信します
1…プロセスを終了します
1
1

word.trim().parse().ok().unwrap(); のところで、word.parse().unwrap();　で記述すると、”thread ‘main’ panicked at main.rs:10:33:”のエラーが出てしまう。。
なかなか難しいですな。。