<Rust 備忘録> 型システム

Rust の型システムについて．

Haskell の型システムに似てる部分も多いので，実装例で比べてみる．

データ型の定義

struct

直積型を書ける．

Haskell では data とか newtype に相当する．

• 円を表す型（構造体）

// Rust
struct Circle {
    x: f64,
    y: f64,
    r: f64,
}

値を取り出すには，

let c = Circle {
    x: 1,
    y: 2,
    r: 3
}

let a = c.x;

などのようにする．

-- Haskell
data Circle = Circle { x :: Double
                     , y :: Double
                     , r :: Double
                     }

• 四元数

// Rust
struct Quat(f64, f64, f64, f64);

-- Haskell
data Quat = Quat (Float, Float, Float, Float)

enum

直和型を書ける．

これも data とか newtype に相当する．

• 曜日

// Rust
enum Day {
    Sun, Mon, Tue, Wed, Thu, Fri, Sat
}

-- Haskell
data Day = Sun | Mon | Tue | Wed | Thu | Fri | Sat

既存の型を持たせることもできる．

// Rsut
enum Hoge {
  Fuga(i64),
  Piyo
}

-- Haskell
data Hoge = Fuga Int
          | Piyo

一応再帰型っぽいのも書けるけど，多少工夫が必要．

// Rust
enum Hoge {
  Fuga(i64),
  Piyo(Box<Hoge>)
}

-- Haskell
data Hoge = Fuga Int
          | Piyo Hoge

type

Haskell の type に相当する．

// Rust
type Mat = Vec<Vec<i64>>;

-- Haskell
type Mat = [[Int]]

• その他

制約付きの多相型も定義できる．

上の Mat 型を，より一般的な数値型を受け取れるようにしてみる．

// Rust
use num::traits::Num;

type Mat<T: Num> = Vec<Vec<T>>;

これを Haskell で書こうとすると，次のようになる．

-- Haskell
{-# LANGUAGE DatatypeContexts #-}

newtype Num t => Mat t = Mat [[t]]

ちなみに DatatypeContexts は非推奨な古い機能を提供する拡張なので，今は GADTs で書くのが良さそう．

-- Haskell
{-# LANGUAGE GADTs #-}

data Mat t where
  Mat :: Num t => [[t]] -> Mat t

Trait

Haskell の型クラスに相当する．

Rust

trait HasArea {
    fn area(&self) -> f64;
}

Haskell

class HasArea a where
  area :: a -> Double

Implementation

Haskell の instance に相当する．

Rust

impl HasArea for Circle {
    fn area(&self) -> f64 {
        std::f64::consts::PI * (self.r * self.r)
    }
}

Haskell

instance HasArea Circle where
  area (C x y r) = pi * r ^ 2

Trait による型制約

• 円の面積を表示する関数．

Rust

fn print_area<T: HasArea>(shape: T) {
    let a = shape.area();
    println!("This shape has an area of {}.", a);
}

Haskell

printArea :: HasArea a => a -> IO ()
printArea f = do
  let a = show $ area f
  putStrLn $ "This shape has an area of " ++ a

Derive

型の定義に対する Implementation の自動導出．等値性を持たせてみる．

Rust

#[derive(PartialEq)]
struct Circle {
    x: f64,
    y: f64,
    r: f64,
}

Haskell

data Circle = Circle { x :: Double
                     , y :: Double
                     , r :: Double
                     }
  deriving (Eq)

Rust には Eq と PartialEq の2つの Trait が存在する．

こいつらの持つ == には次のような違いがある．

• Eq : 同値関係
• PartialEq : 半同値関係（対称的で推移的だが，反射的ではない）

例えば Floating Point Number な型は PartialEq である．

Circle 型ではフィールドとして f64 （64bit IEEE 浮動小数点数）を持たせているので， Eq だとダメ．