Rustの環境変数とプロセス

どんなプログラムも、ある環境の中で動いています。OSはプログラムに、PATH、HOME、PORT のような名前付きのテキストの値をひとそろい渡します。これが環境変数（environment variable）です。環境変数を使うと、コードを書き換えずにプログラムの設定を変えられます。同じバイナリが、手元のノートPCではポート8080を、サーバーではポート80を使う、といったことができるわけです。

また、プログラムはほかのプログラムに囲まれて動いています。終わるときには、呼び出し元に「うまくいった」か「失敗した」かを伝える終了コード（exit code）を返せますし、自分でほかのプログラムを起動することもできます。Rustでは、これらの道具は標準ライブラリの2つのモジュール、std::env と std::process にそろっています。クレートは必要ありません。

env::varで変数を読む

std::env::var は名前を受け取り、Result を返します。変数があれば Ok(String)、なければ（あるいは正しいUnicodeでなければ）Err です。変数が設定されていないのはよくあることなので、Rustはそのケースの処理を求めてきます。

use std::env;

fn main() {
    // どのマシンでもまず設定されていない名前
    match env::var("RUSTTUTORIAL_API_KEY") {
        Ok(value) => println!("見つかりました: {value}"),
        Err(e) => println!("使えません: {e}"),
    }

    let port = env::var("RUSTTUTORIAL_PORT").unwrap_or(String::from("8080"));
    println!("ポート: {port}");
}

実行結果:

使えません: environment variable not found
ポート: 8080

▶ 実際に試してみよう

environment variable not found（環境変数が見つからない）の部分は、Rustの標準ライブラリが用意しているエラーメッセージなので英語のままです。

変数がないケースに対応したいときは match を使いましょう。「なければデフォルト値を使う」だけでよいなら .unwrap_or(default) が便利です。

デフォルト値、数値、フラグ

環境変数はいつもテキストです。数値として使うにはパース（変換）する必要があり、パースも失敗することがあります。よく使う書き方は、.ok() で Result を Option に変え、パースを試し、どこかで失敗したらデフォルト値に戻す、というものです。

use std::env;

fn main() {
    let workers: u32 = env::var("RUSTTUTORIAL_WORKERS")
        .ok()
        .and_then(|text| text.parse().ok())
        .unwrap_or(4);

    let debug = env::var("RUSTTUTORIAL_DEBUG").is_ok();

    println!("workers = {workers}");
    println!("debug = {debug}");
}

実行結果:

workers = 4
debug = false

▶ 実際に試してみよう

.is_ok() を使うと、変数をオン／オフのフラグとして手軽に扱えます。とにかく設定されていれば、フラグはオンです。

var_os、vars、変数の設定

env::var_os は Result ではなく Option<OsString> を返します。おかしなバイト列でも失敗しないので、パスを扱うときに便利です。env::vars() は、すべての変数を (名前, 値) のペアとして返します。

env::set_var は、いま動いているプロセスの変数を変更します。まわりにある unsafe ブロックに注目してください。

use std::env;

fn main() {
    unsafe {
        env::set_var("MYAPP_COLOR", "blue");
        env::set_var("MYAPP_SIZE", "large");
    }

    println!("{:?}", env::var_os("MYAPP_COLOR"));
    println!("{:?}", env::var_os("MYAPP_MISSING"));

    let mut mine: Vec<(String, String)> = env::vars()
        .filter(|(key, _)| key.starts_with("MYAPP_"))
        .collect();
    mine.sort(); // env::vars() の順番は保証されていない

    for (key, value) in &mine {
        println!("{key}={value}");
    }
}

実行結果:

Some("blue")
None
MYAPP_COLOR=blue
MYAPP_SIZE=large

▶ 実際に試してみよう

なぜ set_var は unsafe なのでしょうか？ 多くのOSでは、環境変数はプロセス全体で共有される1つの表です。あるスレッドがそれを書き換えている最中に、別のスレッド（やCのライブラリ）が読むと、プログラムがクラッシュすることがあります。Rustにはこれをチェックできないので、edition 2024 からは set_var と remove_var が unsafe な関数になりました。edition 2021では unsafe なしでもコンパイルできますが、ブロックを書いておけばどちらでも動きます。安全に使うルールは、変数を設定するのは main のいちばん最初、スレッドを起動する前だけにすることです。さらに言えば、自分自身の環境はそもそも変更しないのがいちばんです。子プログラムに変数を渡したいなら、後で紹介する Command::env を使いましょう。unsafe の意味については Rustのunsafe を見てください。

カレントディレクトリ

env::current_dir() は、プログラムが起動されたフォルダを PathBuf で返します。"config.toml" のような相対パスは、このフォルダを基準に解決されます。実際のパスはマシンによって違うので、この例ではどこでも成り立つことだけを表示しています。

use std::env;

fn main() {
    let dir = env::current_dir().expect("カレントディレクトリを読み取れませんでした");
    println!("絶対パスですか？ {}", dir.is_absolute());

    let config = dir.join("config.toml");
    println!("config.tomlで終わっていますか？ {}", config.ends_with("config.toml"));
}

実行結果:

絶対パスですか？ true
config.tomlで終わっていますか？ true

▶ 実際に試してみよう

自分のマシンで dir.display() を表示すると、フルパスを確認できます。コマンドライン引数も std::env にありますが、こちらは専用のページがあります。Rustのコマンドライン引数を見てください。

process::exitで終了コードを返す

プログラムは終わるときに、起動した側へ数値を1つ返します。0 は成功、それ以外は失敗という意味です。シェルスクリプトやCIシステムは、この数値をチェックしています。std::process::exit(code) は、その場ですぐにプログラムを止め、指定したコードを返します。

use std::env;
use std::process;

fn main() {
    println!("起動しています...");

    let token = match env::var("RUSTTUTORIAL_TOKEN") {
        Ok(t) => t,
        Err(_) => {
            eprintln!("エラー: RUSTTUTORIAL_TOKEN が設定されていません");
            process::exit(1);
        }
    };

    println!("トークン {token} を使います");
}

実行結果:

起動しています...

▶ 実際に試してみよう

エラーの行は eprintln! で表示しているので、stdoutではなくstderr（標準エラー出力）に出ます。Playgroundでは、終了ステータスといっしょに別の欄に表示されます。

知っておきたいことが2つあります。1つ目に、process::exit はプログラムを即座に終わらせるので、まだ生きている値のデストラクタ（Drop）は実行されません。2つ目に、たいていは使わなくても済みます。main が Result<(), E> を返すようにして Err を返せば、Rustがエラーを表示して、コード 1 で終了してくれます。

Commandでほかのプログラムを実行する

std::process::Command は、別のプログラムを起動します。プログラム名を指定し、引数を .arg() や .args() で1つずつ追加して、少しずつ組み立てていきます。それから実行のしかたを選びます。

• .output() は終わるまで待ち、stdoutとstderrをキャプチャ（取得）します。
• .status() も終わるまで待ちますが、出力はそのままターミナルに表示されます。

use std::process::Command;

fn main() {
    let output = Command::new("echo")
        .arg("こんにちは")
        .arg("子プロセスより")
        .output()
        .expect("echoを実行できませんでした");

    let text = String::from_utf8_lossy(&output.stdout);
    println!("成功: {}", output.status.success());
    println!("stdout: {}", text.trim());
}

実行結果:

成功: true
stdout: こんにちは 子プロセスより

▶ 実際に試してみよう

output.stdout は生のバイト列（Vec<u8>）です。プログラムは何でも出力できるからです。String::from_utf8_lossy でテキストに変換しています。

次は、.status() で終了コードを読み取る例と、.env() で子プロセスにだけ変数を渡す例です。

use std::process::Command;

fn main() {
    let status = Command::new("sh")
        .args(["-c", "exit 3"])
        .status()
        .expect("shを実行できませんでした");

    println!("成功: {}", status.success());
    println!("コード: {:?}", status.code());

    let output = Command::new("sh")
        .args(["-c", "echo \"$GREETING, $NAME\""])
        .env("GREETING", "Hi")
        .env("NAME", "Ferris")
        .output()
        .expect("shを実行できませんでした");
    print!("{}", String::from_utf8_lossy(&output.stdout));
}

実行結果:

成功: false
コード: Some(3)
Hi, Ferris

▶ 実際に試してみよう

Windowsの場合： Windowsでは echo は独立したプログラムではなく cmd シェルに組み込まれたコマンドで、sh もふつうはありません。同じことをするなら Command::new("cmd").args(["/C", "echo Hello"]) のようになります。上の例は、Linux、macOS、Rust Playgroundで動きます。

まとめて使う：環境変数から設定を読む

実際のプログラムでは、起動時にすべての設定を一度に読み込んで、構造体にまとめるのがふつうです。それぞれの設定には妥当なデフォルト値を用意し、おかしな値が来たらクラッシュではなくわかりやすいメッセージを出します。

use std::env;

#[derive(Debug)]
struct Config {
    host: String,
    port: u16,
    verbose: bool,
}

impl Config {
    fn from_env() -> Config {
        let host = env::var("APP_HOST").unwrap_or_else(|_| String::from("127.0.0.1"));

        let port = match env::var("APP_PORT") {
            Ok(text) => text.parse().unwrap_or_else(|_| {
                println!("APP_PORT={text:?} は数値ではないので、3000を使います");
                3000
            }),
            Err(_) => 3000,
        };

        let verbose = matches!(env::var("APP_VERBOSE").as_deref(), Ok("1") | Ok("true"));

        Config { host, port, verbose }
    }
}

fn main() {
    // ユーザーがプログラムを実行する前に設定しそうな値を再現する
    unsafe {
        env::set_var("APP_PORT", "eighty");
        env::set_var("APP_VERBOSE", "true");
    }

    let config = Config::from_env();
    println!("{config:?}");
}

実行結果:

APP_PORT="eighty" は数値ではないので、3000を使います
Config { host: "127.0.0.1", port: 3000, verbose: true }

▶ 実際に試してみよう

実際に使うときは set_var の行を消して、代わりにシェルで変数を設定します。

APP_PORT=9000 APP_VERBOSE=1 cargo run

（Windows PowerShellなら $env:APP_PORT="9000"; cargo run です。）

よくある間違い

env::var が String を返すと思ってしまう。 変数が存在しないかもしれないので、返ってくるのは Result です。

let port: String = env::var("PORT");

error[E0308]: mismatched types
 --> src/main.rs:4:24
  |
4 |     let port: String = env::var("PORT");
  |               ------   ^^^^^^^^^^^^^^^^ expected `String`, found `Result<String, VarError>`
  |               |
  |               expected due to this

コンパイラは「型が合わない。String を期待していたのに Result<String, VarError> が見つかった」と言っています。直し方：変数がないときにどうするかを決めましょう。デフォルト値を使うなら env::var("PORT").unwrap_or(String::from("8080"))、報告したいなら match です。

edition 2024で unsafe なしに set_var を呼ぶ。 cargo new で作った新しいプロジェクトはedition 2024を使うので、これはエラーになります。

error[E0133]: call to unsafe function `set_var` is unsafe and requires unsafe block
 --> src/main.rs:2:5
  |
2 |     std::env::set_var("MODE", "fast");
  |     ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^ call to unsafe function

「unsafeな関数の呼び出しにはunsafeブロックが必要」というエラーです。直し方：unsafe { ... } で囲み、スレッドを起動する前にだけ呼びましょう。子プログラムに渡すだけなら Command::env を使います。

コマンドライン全体を Command::new に入れてしまう。 Command::new("echo hello") は、文字どおり echo hello という名前のプログラムを探しますが、そんなものはありません。.output() は Err(Os { code: 2, kind: NotFound, message: "No such file or directory" })（ファイルが見つからない）を返します。直し方：プログラム名は new に、引数はすべて .arg() か .args() に渡します。Command::new("echo").arg("hello") のように書きましょう。

まとめ

• env::var("NAME") は Result<String, VarError> を返す。変数がないケースは match、.unwrap_or()、.ok() で処理する。
• 環境変数の値はテキスト。数値は自分でパースし、失敗したらデフォルト値に戻す。
• 環境変数はすべてのスレッドで共有されているため、edition 2024では env::set_var は unsafe。子プログラムには Command::env を使うのがおすすめ。
• process::exit(code) は終了コードを返してすぐにプログラムを終わらせる。0 は成功、それ以外は失敗。
• Command::new("program").args([...]) でほかのプログラムを実行する。.output() は出力をキャプチャし、.status() は終了コードを返す。

理解度チェック

理解度チェック

1. PORT が設定されていないとき、env::var("PORT") は何を返しますか？

空の String パニックする Err の値 None

2. edition 2024で env::set_var が unsafe な関数になっているのはなぜですか？

遅いから 別のスレッドが読んでいる最中に環境を変更すると、プログラムがクラッシュすることがあるから 数値しか設定できないから ほかの変数をすべて消してしまうから

3. 伝統的に「成功」を意味する終了コードはどれですか？

0 1 -1 200

4. Command で ls -l を実行するにはどう書きますか？

Command::new("ls -l") Command::new("ls", "-l") Command::run("ls -l") Command::new("ls").arg("-l")

スコア: 0 / 4

さらに詳しく

• std::env — Rust標準ライブラリ（英語）：環境変数、引数、ディレクトリを扱う関数がすべて載っています。
• 環境変数を取り扱う — The Rust Programming Language 日本語版：The Bookのプロジェクトで、設定を環境変数から読み込みます。
• std::process::Command（英語）：プログラムを起動するためのオプションが、WindowsとUnixの例つきでそろっています。
• Newly unsafe functions — Edition Guide（英語）：set_var が unsafe になった理由の公式な説明です。
• 子プロセス — Rust By Example 日本語版：プログラムの実行やパイプの使い方の短い例がさらに見られます。