07. enum とパターンマッチ

🎯 この章のゴール

  • データを持てる enum を定義する
  • Option<T> で「値がないかも」を安全に扱う
  • match / if let / let else でパターンマッチする

💡 ひとことで言うと

enum は 「このどれか」を表す型。match は 漏れなく場合分けする仕分け機。組み合わせると「考え忘れ」がコンパイルエラーになります。

データを持てる enum

各バリアントが 違う形のデータ を持てるのが Rust の enum の強みです。

#[derive(Debug)]
enum Shape {
    Circle(f64),                 // 半径
    Rect { w: f64, h: f64 },     // 名前付きフィールド
    Dot,                         // データなし
}

impl Shape {
    fn area(&self) -> f64 {
        match self {
            Shape::Circle(r) => 3.14 * r * r,
            Shape::Rect { w, h } => w * h,
            Shape::Dot => 0.0,
        }
    }
}

fn main() {
    let shapes = [Shape::Circle(1.0), Shape::Rect { w: 2.0, h: 3.0 }, Shape::Dot];
    for s in &shapes {
        println!("{s:?} の面積 = {}", s.area());
    }
}
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Option: null の代わり

// 標準ライブラリでの定義（イメージ）
// enum Option<T> { Some(T), None }

fn find_even(nums: &[i32]) -> Option<i32> {
    for &n in nums {
        if n % 2 == 0 {
            return Some(n);
        }
    }
    None
}

fn main() {
    match find_even(&[1, 3, 4, 5]) {
        Some(n) => println!("見つけた: {n}"),
        None => println!("なかった"),
    }
}
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Option<i32> は i32 ではないので、find_even(..) + 1 のように 中身を確認せずに使うとコンパイルエラー になります。「null チェック忘れ」が原理的に起きません。

よく使うメソッド: opt.unwrap_or(0)（なければ既定値）、opt.map(|x| x * 2)（中身を変換）、opt.is_some()。unwrap() は None で panic するので試作用に。

match のパターン いろいろ

fn describe(p: (i32, i32)) -> String {
    match p {
        (0, 0) => "原点".to_string(),
        (x, 0) | (0, x) => format!("軸上 ({x})"),   // | で複数パターン
        (x, y) if x == y => "対角線上".to_string(),  // マッチガード
        (1..=9, _) => "x が 1〜9".to_string(),        // 範囲
        _ => "その他".to_string(),                    // ワイルドカード
    }
}

fn main() {
    for p in [(0, 0), (3, 0), (2, 2), (5, 7), (20, 1)] {
        println!("{p:?}: {}", describe(p));
    }
}
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if let と let else

1 つのパターンにだけ興味があるときの省略記法です。

fn parse_age(input: &str) -> Option<u32> {
    let Ok(age) = input.parse::<u32>() else {
        return None; // マッチしなければ早期リターン
    };
    Some(age)
}

fn main() {
    let config: Option<u8> = Some(3);
    if let Some(level) = config {
        println!("レベル {level}");
    } else {
        println!("未設定");
    }
    println!("{:?} {:?}", parse_age("20"), parse_age("abc"));
}
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🧪 やってみよう

下の書きかけコードの TODO を埋めて、▶ 実行 で確かめよう。todo!() のままだと実行時に panic します。

信号機の enum に、次の色を返す next と待ち秒数を返す wait を match で実装しよう。

#[derive(Debug)]
enum Light {
    Red,
    Yellow,
    Green,
}

impl Light {
    fn next(self) -> Light {
        todo!("赤 → 青 → 黄 → 赤 …")
    }

    fn wait(&self) -> u32 {
        todo!("赤 30 秒、黄 3 秒、青 25 秒")
    }
}

fn main() {
    let mut light = Light::Red;
    for _ in 0..4 {
        println!("{light:?}: {} 秒", light.wait());
        light = light.next();
    }
}
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💡 解答例を見る
#[derive(Debug)]
enum Light {
    Red,
    Yellow,
    Green,
}

impl Light {
    fn next(self) -> Light {
        match self {
            Light::Red => Light::Green,
            Light::Green => Light::Yellow,
            Light::Yellow => Light::Red,
        }
    }

    fn wait(&self) -> u32 {
        match self {
            Light::Red => 30,
            Light::Yellow => 3,
            Light::Green => 25,
        }
    }
}

fn main() {
    let mut light = Light::Red;
    for _ in 0..4 {
        println!("{light:?}: {} 秒", light.wait());
        light = light.next();
    }
}
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📝 まとめ

  • enum の各バリアントは異なるデータを持てる
  • Option<T> で「値がない」を型で表現。null 安全
  • match は網羅性チェック付き。手軽に書くなら if let / let else

✅ 理解度クイズ

Q1
次のコードはコンパイルできる？
enum Dir { Up, Down, Left, Right }

fn name(d: Dir) -> &'static str {
    match d {
        Dir::Up => "上",
        Dir::Down => "下",
        Dir::Left => "左",
    }
}
Q2
Rust に null が無い代わりに使う型は？
Q3
if let Some(x) = opt { ... } の説明として正しいものは？
Q4
次のコードの出力は？
fn main() {
    let n = 7;
    let s = match n {
        0 => "zero",
        1..=5 => "small",
        x if x % 2 == 1 => "odd",
        _ => "other",
    };
    println!("{s}");
}