プログラミングRust 第2版

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  • 2022年01月 発行
  • 680ページ
  • ISBN978-4-87311-978-6
  • 原書: Programming Rust, 2nd Edition
  • フォーマット 本 PDF

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次世代ブラウザ開発用にMozillaによって開発されたRustは、C/C++並みのパフォーマンスと低レベルの制御能力に加え、メモリとスレッドの安全性を担保し、さらに並行性にも優れるといった特徴を持つ、優秀な言語です。本書はMozillaで実際にRustを使ってFirefoxを開発している著者らによる、言語の概要と用途について解説する書籍で、Rustのほとんどの機能を詳細にカバーします。Rustのメジャーバージョンアップにより非同期処理が可能となったことに対応し、第2版では新たに非同期処理の章を設け、この機能を詳細に解説しています。Rust 2021対応。

関連書籍

Effective Modern C++
並行プログラミング入門

訳者まえがき
まえがき

1章 システムプログラマにもっといいものを
    1.1 Rustはプログラマの負担を引き受ける
    1.2 並列プログラムを飼いならす
    1.3 にもかかわらずRustは速い
    1.4 Rustでは協調するのも容易

2章 Rustツアー
    2.1 rustupとCargo
    2.2 Rustの関数
    2.3 ユニットテストの記述と実行
    2.4 コマンドライン引数の処理
    2.5 Webページを公開する
    2.6 並列プログラミング
        2.6.1 マンデルブロ集合とは
        2.6.2 コマンドライン引数に書いた値ペアのパース
        2.6.3 ピクセルから複素数へのマッピング
        2.6.4 集合の描画
        2.6.5 画像ファイルの書き出し
        2.6.6 並列マンデルブロプログラム
        2.6.7 マンデルブロ描画プログラムの実行
        2.6.8 安全性は見えない
    2.7 ファイルシステムとコマンドラインツール
        2.7.1 コマンドラインインターフェイス
        2.7.2 ファイルの読み書き
        2.7.3 検索と置換

3章 基本的な型
    3.1 固定長数値
        3.1.1 整数型
        3.1.2 チェック付き演算、ラップ演算、飽和演算、オーバーフロー演算
        3.1.3 浮動小数点数
    3.2 真偽値型
    3.3 文字
    3.4 タプル
    3.5 ポインタ型
        3.5.1 参照
        3.5.2 Box
        3.5.3 rawポインタ
    3.6 配列、ベクタ、スライス
        3.6.1 配列
        3.6.2 ベクタ
        3.6.3 スライス
    3.7 文字列型
        3.7.1 文字列リテラル
        3.7.2 バイト文字列
        3.7.3 メモリ上の文字列
        3.7.4 文字列String
        3.7.5 文字列の使用
        3.7.6 他の文字列に類する型
    3.8 型エイリアス
    3.9 基本型の先にあるもの

4章 所有権と移動
    4.1 所有権
    4.2 移動
        4.2.1 移動を伴う他の操作
        4.2.2 移動と制御フロー
        4.2.3 移動とインデックス参照される値
    4.3 コピー型:移動の例外
    4.4 RcとArc:所有権の共有

5章 参照
    5.1 値への参照
    5.2 参照の使い方
        5.2.1 Rustの参照vs C++の参照
        5.2.2 参照の代入
        5.2.3 参照への参照
        5.2.4 参照の比較
        5.2.5 参照はnullにはならない
        5.2.6 任意の式への参照の借用
        5.2.7 スライスとトレイトオブジェクトへの参照
    5.3 参照の安全性
        5.3.1 ローカル変数の借用
        5.3.2 仮引数として参照を受け取る場合
        5.3.3 参照を関数に渡す
        5.3.4 返り値としての参照
        5.3.5 参照を含む構造体
        5.3.6 個別の生存期間パラメータ
        5.3.7 生存期間パラメータの省略
    5.4 共有と変更
    5.5 オブジェクトの海に立ち向かう

6章 式
    6.1 式言語
    6.2 優先順位と結合性
    6.3 ブロックとセミコロン
    6.4 宣言
    6.5 ifとmatch
    6.6 if let式
    6.7 ループ
    6.8 ループ内の制御フロー
    6.9 return式
    6.10 なぜRustにはloop式があるのか
    6.11 関数呼び出しとメソッド呼び出し
    6.12 フィールドと要素
    6.13 参照演算子
    6.14 算術演算子、ビット演算子、比較演算子、論理演算子
    6.15 代入
    6.16 型キャスト
    6.17 クロージャ
    6.18 その先へ

7章 エラー処理
    7.1 パニック
        7.1.1 スレッドの巻き戻し
        7.1.2 アボート
    7.2 Result
        7.2.1 エラーのキャッチ
        7.2.2 Result型のエイリアス
        7.2.3 エラーの表示
        7.2.4 エラーの伝播
        7.2.5 複数種類のエラーへの対応
        7.2.6 「起こるはずのない」エラーの処理
        7.2.7 エラーを無視する
        7.2.8 main()でのエラー処理
        7.2.9 カスタムエラー型の宣言
        7.2.10 なぜResultを使うのか

8章 クレートとモジュール
    8.1 クレート
        8.1.1 エディション
        8.1.2 ビルドプロファイル
    8.2 モジュール
        8.2.1 モジュールのネスト
        8.2.2 モジュールの複数ファイルへの分割
        8.2.3 パスとインポート
        8.2.4 標準のプレリュード
        8.2.5 use宣言をパブリックにする
        8.2.6 構造体のフィールドをpubにする
        8.2.7 staticと定数
    8.3 プログラムからライブラリへ
    8.4 src/binディレクトリ
    8.5 属性
    8.6 テストとドキュメント
        8.6.1 結合テスト
        8.6.2 ドキュメント
        8.6.3 ドキュメントテスト
    8.7 依存ライブラリの指定
        8.7.1 バージョン
        8.7.2 Cargo.lock
    8.8 クレートのcrates.ioでの公開
    8.9 ワークスペース
    8.10 いいものをもっと

9章 構造体
    9.1 名前付きフィールド型構造体
    9.2 タプル型構造体
    9.3 ユニット型構造体
    9.4 構造体のメモリ配置
    9.5 implによるメソッド定義
        9.5.1 selfをBox、Rc、Arcで渡す
        9.5.2 型関連関数
    9.6 型関連定数
    9.7 ジェネリック構造体
    9.8 生存期間パラメータを持つジェネリック構造体
    9.9 定数パラメータを持つジェネリック構造体
    9.10 一般的なトレイトの自動実装
    9.11 内部可変性

10章 列挙型とパターン
    10.1 列挙型
        10.1.1 データを保持する列挙型
        10.1.2 列挙型のメモリ上での表現
        10.1.3 列挙型を用いたリッチなデータ構造
        10.1.4 ジェネリック列挙型
    10.2 パターン
        10.2.1 パターン内のリテラル、変数、ワイルドカード
        10.2.2 タプルと構造体パターン
        10.2.3 配列パターンとスライスパターン
        10.2.4 参照パターン
        10.2.5 マッチガード
        10.2.6 複数の可能性へのマッチ
        10.2.7 @パターンによる束縛
        10.2.8 パターンが使える場所
        10.2.9 二分木へのデータ追加
    10.3 大きな絵の中での位置付け

11章 トレイトとジェネリクス
    11.1 トレイトの使い方
        11.1.1 トレイトオブジェクト
        11.1.2 ジェネリック関数と型パラメータ
        11.1.3 どちらを使うべきか
    11.2 トレイトの定義と実装
        11.2.1 デフォルトメソッド
        11.2.2 トレイトと第三者の定義した型
        11.2.3 トレイトでのSelf
        11.2.4 サブトレイト
        11.2.5 型関連関数
    11.3 完全修飾メソッド呼び出し
    11.4 型と型の関係を定義するトレイト
        11.4.1 関連型:イテレータはどう動く
        11.4.2 ジェネリックトレイト:演算子オーバーロードはどう機能するか
        11.4.3 impl Trait
        11.4.4 トレイトの関連定数
    11.5 制約のリバースエンジニアリング
    11.6 基盤としてのトレイト

12章 演算子オーバーロード
    12.1 算術演算子とビット演算子
        12.1.1 単項演算子
        12.1.2 二項演算子
        12.1.3 複合代入演算子
    12.2 等価性テスト
    12.3 順序比較
    12.4 IndexとIndexMut
    12.5 その他の演算子

13章 ユーティリティトレイト
    13.1 Drop
    13.2 Sized
    13.3 Clone
    13.4 Copy
    13.5 DerefとDerefMut
    13.6 Default
    13.7 AsRefとAsMut
    13.8 BorrowとBorrowMut
    13.9 FromとInto
    13.10 TryFromとTryInto
    13.11 ToOwned
    13.12 BorrowとToOwnedの動作例:つつましいCow

14章 クロージャ
    14.1 変数のキャプチャ
        14.1.1 借用するクロージャ
        14.1.2 盗むクロージャ
    14.2 関数型とクロージャ型
    14.3 クロージャの性能
    14.4 クロージャと安全性
        14.4.1 殺すクロージャ
        14.4.2 FnOnce
        14.4.3 FnMut
        14.4.4 クロージャのCopyとClone
    14.5 コールバック
    14.6 クロージャの効率的な利用

15章 イテレータ
    15.1 IteratorトレイトとIntoIteratorトレイト
    15.2 イテレータの作成
        15.2.1 iterメソッドとiter_mutメソッド
        15.2.2 IntoIteratorの実装
        15.2.3 from_fnとsuccessors
        15.2.4 drainメソッド
        15.2.5 他のイテレータの生成方法
    15.3 イテレータアダプタ
        15.3.1 mapとfilter
        15.3.2 filter_mapとflat_map
        15.3.3 flatten
        15.3.4 takeとtake_while
        15.3.5 skipとskip_while
        15.3.6 peekable
        15.3.7 fuse
        15.3.8 反転可能イテレータとrev
        15.3.9 inspect
        15.3.10 chain
        15.3.11 enumerate
        15.3.12 zip
        15.3.13 by_ref
        15.3.14 clonedとcopied
        15.3.15 cycle
    15.4 イテレータの消費
        15.4.1 単純な累積:count、sum、product
        15.4.2 max、min
        15.4.3 max_by、min_by
        15.4.4 max_by_key、min_by_key
        15.4.5 アイテム列の比較
        15.4.6 any、all
        15.4.7 position、rposition、ExactSizeIterator
        15.4.8 foldとrfold
        15.4.9 try_foldとtry_rfold
        15.4.10 nthとnth_back
        15.4.11 last
        15.4.12 find、rfind、find_map
        15.4.13 コレクションの作成:collectとFromIterator
        15.4.14 Extendトレイト
        15.4.15 partition
        15.4.16 for_eachとtry_for_each
    15.5 ユーザ定義イテレータの実装

16章 コレクション
    16.1 概要
    16.2 Vec<T>
        16.2.1 要素へのアクセス
        16.2.2 イテレート処理
        16.2.3 ベクタの伸長と縮小
        16.2.4 連結
        16.2.5 分割
        16.2.6 入れ替え
        16.2.7 フィル
        16.2.8 ソートと検索
        16.2.9 スライスの比較
        16.2.10 ランダムな要素
        16.2.11 Rustでは無効化エラーは生じない
    16.3 VecDeque<T>
    16.4 BinaryHeap<T>
    16.5 HashMap<K, V>とBTreeMap<K, V>
        16.5.1 エントリ
        16.5.2 マップに対するイテレート
    16.6 HashSet<T>とBTreeSet<T>
        16.6.1 セットのイテレート
        16.6.2 値が等しいが別のものの場合
        16.6.3 セット全体に対する演算
    16.7 ハッシュ
    16.8 ハッシュアルゴリズムのカスタマイズ
    16.9 標準コレクションを超えて

17章 文字列とテキスト
    17.1 Unicodeについて
        17.1.1 ASCII、Latin-1、Unicode
        17.1.2 UTF-8
        17.1.3 テキストの向き
    17.2 文字(char)
        17.2.1 文字の分類
        17.2.2 数字の取り扱い
        17.2.3 文字の大文字小文字変換
        17.2.4 整数との間の変換
    17.3 Stringとstr
        17.3.1 String値の作成
        17.3.2 単純な検査
        17.3.3 テキストの追加と挿入
        17.3.4 テキストの削除と置換
        17.3.5 検索とイテレート関数の名前付け
        17.3.6 パターンによるテキスト検索
        17.3.7 検索と置換
        17.3.8 テキストに対するイテレート
        17.3.9 トリミング
        17.3.10 文字列の大文字小文字変換
        17.3.11 他の型を文字列からパース
        17.3.12 他の型から文字列への変換
        17.3.13 他のテキストに類する型としての借用
        17.3.14 UTF-8としてのアクセス
        17.3.15 UTF-8データからのテキストの作成
        17.3.16 ヒープ確保の遅延
        17.3.17 汎用コレクションとしての文字列
    17.4 値のフォーマット出力
        17.4.1 テキスト値のフォーマット
        17.4.2 数値のフォーマット
        17.4.3 他の型のフォーマット
        17.4.4 デバッグのためのフォーマット
        17.4.5 デバッグのためのポインタのフォーマット
        17.4.6 インデックス、名前による引数の参照
        17.4.7 動的なフィールド幅
        17.4.8 ユーザ定義型のフォーマット出力
        17.4.9 フォーマット言語のユーザコードでの利用
    17.5 正規表現
        17.5.1 Regexの基本的な使い方
        17.5.2 Regex値の遅延作成
    17.6 正規化
        17.6.1 正規化形式
        17.6.2 unicode-normalizationクレート

18章 入出力
    18.1 readerとwriter
        18.1.1 Reader
        18.1.2 バッファ付きreader
        18.1.3 行の読み出し
        18.1.4 行に対するcollect
        18.1.5 writer
        18.1.6 ファイル
        18.1.7 シーク
        18.1.8 他のreader型、writer型
        18.1.9 バイナリデータ、圧縮、シリアライズ
    18.2 ファイルとディレクトリ
        18.2.1 OsStrとPath
        18.2.2 PathとPathBufのメソッド
        18.2.3 ファイルシステムアクセス関数
        18.2.4 ディレクトリの読み出し
        18.2.5 プラットフォーム固有機能
    18.3 ネットワークプログラム

19章 並列性
    19.1 フォーク・ジョイン並列
        19.1.1 spawnとjoin
        19.1.2 スレッド間でのエラー処理
        19.1.3 不変データのスレッド間共有
        19.1.4 Rayon
        19.1.5 マンデルブロ集合再訪
    19.2 チャネル
        19.2.1 値の送信
        19.2.2 値の受信
        19.2.3 パイプラインの実行
        19.2.4 チャネルの機能と性能
        19.2.5 スレッド安全性:SendとSync
        19.2.6 ほとんどすべてのイテレータをつなげられるチャネル
        19.2.7 パイプライン以外のチャネルの使用法
    19.3 可変状態の共有
        19.3.1 排他ロックとは何か?
        19.3.2 Mutex<T>
        19.3.3 可変性とMutex
        19.3.4 排他ロックがいつもいいとは限らないのはなぜか
        19.3.5 デッドロック
        19.3.6 毒された排他ロック
        19.3.7 排他ロックを用いた、複数の消費者を持つチャネル
        19.3.8 リードライトロック(RwLock<T>)
        19.3.9 条件変数(Condvar)
        19.3.10 アトミック変数
        19.3.11 グローバル変数
    19.4 Rustでの並列コードの開発

20章 非同期プログラミング
    20.1 同期プログラムから非同期プログラムへ
        20.1.1 フューチャ
        20.1.2 async関数とawait式
        20.1.3 非同期関数を同期コードから呼び出す:block_on
        20.1.4 非同期タスクの起動
        20.1.5 非同期ブロック
        20.1.6 非同期ブロックを用いた非同期関数の記述
        20.1.7 非同期タスクをスレッドプールで実行
        20.1.8 このフューチャはSendを実装してたっけ?
        20.1.9 長時間の計算:yield_nowとspawn_blocking
        20.1.10 非同期機構の設計
        20.1.11 本当に非同期なHTTPクライアント
    20.2 非同期なクライアントとサーバ
        20.2.1 Error型とResult型
        20.2.2 プロトコル
        20.2.3 ユーザ入力の取得:非同期ストリーム
        20.2.4 パケットの送信
        20.2.5 パケットの受信:非同期ストリームについてもう少し
        20.2.6 クライアントのmain関数
        20.2.7 サーバのmain関数
        20.2.8 チャット接続の管理:非同期排他ロック
        20.2.9 GroupTable:同期排他ロック
        20.2.10 チャットグループ:tokioのブロードキャストチャネル
    20.3 原始的なフューチャとエグゼキュータ:フューチャを再度ポーリングするべきなのはいつか?
        20.3.1 ウェイカの起動:spawn_bloking
        20.3.2 block_onの実装
    20.4 ピン留め
        20.4.1 フューチャの2つのライフステージ
        20.4.2 ピン留めされたポインタ
        20.4.3 Unpinトレイト
    20.5 非同期コードはどのような場合に使うべきか?

21章 マクロ
    21.1 マクロの基本
        21.1.1 マクロ展開の基礎
        21.1.2 意図しない結果
        21.1.3 繰り返し
    21.2 組み込みマクロ
    21.3 マクロのデバッグ
    21.4 json!マクロの構築
        21.4.1 フラグメント型
        21.4.2 マクロ中の再帰
        21.4.3 マクロでのトレイトの利用
        21.4.4 スコープと健全マクロ
        21.4.5 マクロのインポートとエクスポート
    21.5 マッチ中のシンタックスエラーを避ける
    21.6 macro_rules!よりも複雑なマクロ

22章 unsafeなコード
    22.1 何に対してunsafeなのか?
    22.2 unsafeブロック
    22.3 例:効率的なASCII文字列型
    22.4 unsafe関数
    22.5 unsafeブロックかunsafe関数か?
    22.6 未定義動作
    22.7 unsafeトレイト
    22.8 rawポインタ
        22.8.1 rawポインタを安全に参照解決するには
        22.8.2 例:RefWithFlag
        22.8.3 nullとなり得るポインタ
        22.8.4 型のサイズとアラインメント
        22.8.5 ポインタ演算
        22.8.6 メモリに移動、メモリから移動
        22.8.7 例:GapBuffer
        22.8.8 unsafeなコードのパニック安全性
    22.9 共用体を用いたメモリの再解釈
    22.10 共用体に対するマッチ
    22.11 共用体の借用

23章 外部言語関数
    23.1 共通のデータ表現を見つける
    23.2 外部言語関数、変数の宣言
    23.3 ライブラリ関数の使用
    23.4 libgit2の
    23.5 libgit2に対する安全なインターフェイス
    23.6 結論

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