Rustのmatch制御フロー構造

Rustには、非常に強力な制御フロー構造である match が用意されています。値を一連のパターンと比較し、最初に一致したパターンに基づいて対応するコードを実行します。

10歳でもわかる説明（ELI5）：コイン選別機#

match は硬貨を選別する機械のようなものです：

上部のスロットから硬貨を投入します。
硬貨は異なる大きさの穴が空いたレールを転がり落ちます。
サイズがぴったり合う最初の穴を見つけると、そのケースの中に落ちます。
それぞれの硬貨は、落ちたケースに紐づくアクションのみを実行します。

graph TD
    Input["入力値 (Input Value)"] --> Arm1{"パターン1に一致？"}
    Arm1 -- はい --> Action1["アーム1を実行して結果を返す"]
    Arm1 -- いいえ --> Arm2{"パターン2に一致？"}
    Arm2 -- はい --> Action2["アーム2を実行して結果を返す"]
    Arm2 -- いいえ --> ArmCatch{"包括パターン (_ / other) に一致？"}
    ArmCatch -- はい --> ActionCatch["デフォルトのアクションを実行"]

Rustでは、コンパイラがさらに安全性を保証します。あり得るすべてのパターンを網羅（Exhaustiveness）していなければコンパイルエラーになるため、予期せぬ入力によるクラッシュを防止できます。

`match` の基本構文#

match 式は複数のマッチアーム（match arms）で構成されます。アームは「マッチさせるパターン」と「実行するコード」の2つの部分から成り、=> 演算子で区切られます。

src/main.rs

enum Coin {
    Penny,
    Nickel,
    Dime,
    Quarter,
}

fn value_in_cents(coin: Coin) -> u8 {
    match coin {
        Coin::Penny => {
            println!("ラッキーペニー！");
            1
        }
        Coin::Nickel => 5,
        Coin::Dime => 10,
        Coin::Quarter => 25,
    }
}

fn main() {
    let coin = Coin::Penny;
    println!("価値: {} セント", value_in_cents(coin));
}

rust

[!NOTE] match は式（expression）であるため、値を返します。すべてのアームが返す値の型は同一でなければなりません。

値に束縛されるパターン (Patterns that Bind to Values)#

マッチアームの大きな特徴の1つは、Enumのバリアントに格納された内部データを取り出して変数に束縛（デストラクト）できる点です：

src/main.rs

#[derive(Debug)]
enum UsState {
    Alabama,
    Alaska,
    California,
}

enum Coin {
    Penny,
    Nickel,
    Dime,
    Quarter(UsState), // データを保持するバリアント
}

fn value_in_cents(coin: Coin) -> u8 {
    match coin {
        Coin::Penny => 1,
        Coin::Nickel => 5,
        Coin::Dime => 10,
        Coin::Quarter(state) => {
            println!("{state:?} 州のクォーター硬貨です！");
            25
        }
    }
}

fn main() {
    let quarter = Coin::Quarter(UsState::Alaska);
    println!("価値: {} セント", value_in_cents(quarter));
}

rust

Coin::Quarter(UsState::Alaska) が渡されると、変数 state に UsState::Alaska が自動的に束縛されます。

`Option<T>` とのマッチング#

Rustには null が存在せず、代わりに Option<T>（Some(T) または None）が用いられます。match を使うことで、Option から安全に値を取り出して処理できます：

src/main.rs

fn plus_one(x: Option<i32>) -> Option<i32> {
    match x {
        None => None,
        Some(i) => Some(i + 1),
    }
}

fn main() {
    let five = Some(5);
    let six = plus_one(five);
    let none = plus_one(None);

    println!("five + 1 = {six:?}");
    println!("none + 1 = {none:?}");
}

rust

マッチの網羅性と包括パターン (Catch-all)#

Rustのマッチは網羅的である必要があります。バリアントの処理を1つでも忘れるとコンパイルエラーになります：

src/main.rs

// コンパイルエラー: `None` パターンがカバーされていません！
fn plus_one_invalid(x: Option<i32>) -> Option<i32> {
    match x {
        Some(i) => Some(i + 1),
    }
}

rust

包括変数とプレースホルダー `_`#

特定のパターンだけを処理し、残りのケースすべてにデフォルトの処理を適用したい場合：

src/main.rs

let dice_roll = 9;

match dice_roll {
    3 => add_fancy_hat(),
    7 => remove_fancy_hat(),
    other => move_player(other), // その他の値を 'other' 変数に束縛して利用
}

match dice_roll {
    3 => add_fancy_hat(),
    7 => remove_fancy_hat(),
    _ => reroll(), // 値を使用せず、その他のすべての値にマッチ
}

match dice_roll {
    3 => add_fancy_hat(),
    7 => remove_fancy_hat(),
    _ => (), // 何もしない（ユニット値を返す）
}

fn add_fancy_hat() {}
fn remove_fancy_hat() {}
fn move_player(_num: u8) {}
fn reroll() {}

rust

[!TIP] 包括パターン（other や _）は常に match の最後に配置する必要があります（上から順に評価されるため）。

まとめ#

match は値をパターンと順次比較し、最初に一致したアームを実行します。
Enumのバリアント内に含まれるデータを取り出して変数に束縛できます。
コンパイラが全ケースの網羅を強制するため、漏れのない安全なコードが書けます。
残りのケースをまとめて扱うときは、末尾に _ または包括変数を指定します。

10歳でもわかる説明（ELI5）：コイン選別機#

match の基本構文#

値に束縛されるパターン (Patterns that Bind to Values)#

Option<T> とのマッチング#

マッチの網羅性と包括パターン (Catch-all)#

包括変数とプレースホルダー _#

まとめ#

参考文献#

`match` の基本構文#

`Option<T>` とのマッチング#

包括変数とプレースホルダー `_`#