RustのOption

Rustには null がありません。値がないかもしれないときは、Option を使って型そのもので表します。最初は少し手間に感じるかもしれませんが、これによって、ほかの言語で数えきれないほどのクラッシュを引き起こしてきた「null参照」というバグを、まるごと防げるのです。

Optionの形

Option は、2つのバリアントを持つ列挙型（enum）です。

enum Option<T> {
    Some(T), // 値がある
    None,    // 値がない
}

実は、もう見たことがあるはずです。ベクタの .get() も、HashMapの .get() も Option を返します。

Optionを作る

fn main() {
    let has_value: Option<i32> = Some(5);
    let no_value: Option<i32> = None;

    println!("{:?}", has_value);
    println!("{:?}", no_value);
}

実行結果:

Some(5)
None

▶ 実際に試してみよう

matchでOptionを扱う

値を取り出す安全な方法は match です。Rustは両方のケースを処理するよう強制するので、「値がない」ケースをうっかり忘れることがありません。

fn main() {
    let age: Option<i32> = Some(30);

    match age {
        Some(value) => println!("年齢は{value}歳です"),
        None => println!("年齢が入力されていません"),
    }
}

▶ 実際に試してみよう

実践的な例

fn find_user(id: u32) -> Option<&'static str> {
    if id == 1 {
        Some("Alice")
    } else {
        None
    }
}

fn main() {
    match find_user(1) {
        Some(name) => println!("見つかりました: {name}"),
        None => println!("ユーザーが見つかりません"),
    }

    match find_user(99) {
        Some(name) => println!("見つかりました: {name}"),
        None => println!("ユーザーが見つかりません"),
    }
}

実行結果:

見つかりました: Alice
ユーザーが見つかりません

▶ 実際に試してみよう

ユーザーが見つからないときに null を返したり例外を投げたりする代わりに、関数の戻り値の型そのものが、呼び出す側全員に「何も見つからないかもしれません」と伝えています。そして、コンパイラはその可能性を無視させてくれません。

近道：unwrap_orとunwrap

簡単な場面では、毎回 match を書くのは大げさに感じるかもしれません。そんなときの近道がいくつかあります。

fn main() {
    let age: Option<i32> = None;

    let value = age.unwrap_or(0); // 値がなければ0を使う
    println!("{value}");
}

▶ 実際に試してみよう

.unwrap() というメソッドもあります。値を直接取り出せますが、None だった場合はパニック（プログラムが停止）します。

let age: Option<i32> = Some(30);
let value = age.unwrap(); // ここではageがSomeなので問題なし

練習問題

1. 最初の偶数

スライスの中で最初に見つかった偶数を返し、なければ None を返す fn first_even(numbers: &[i32]) -> Option<i32> を書いてください。[3, 7, 8, 10] の結果は match で、[1, 3, 5] の結果は .unwrap_or(0) で表示しましょう。ヒント：スライスをループして、n % 2 == 0 になった時点で return Some(n) します。ループを抜けたら None を返します。

解答を見る

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

fn main() {
    match first_even(&[3, 7, 8, 10]) {
        Some(n) => println!("最初の偶数: {n}"),
        None => println!("偶数はありません"),
    }

    let fallback = first_even(&[1, 3, 5]).unwrap_or(0);
    println!("代わりの値を使うと: {fallback}");
}

実行結果:

最初の偶数: 8
代わりの値を使うと: 0

▶ 実際に試してみよう

2. 設定を調べる

"音量" が 80 に設定されているだけの、設定用の HashMap を作ってください。そのあと "音量" と "明るさ" の2つのキーをループして、値があればそれを、なければ「設定されていません」というメッセージを表示します。ヒント：HashMapの .get(key) は Option を返すので、そのまま match できます。

解答を見る

use std::collections::HashMap;

fn main() {
    let mut settings = HashMap::new();
    settings.insert("音量", 80);

    for key in ["音量", "明るさ"] {
        match settings.get(key) {
            Some(value) => println!("{key} = {value}"),
            None => println!("{key}は設定されていません"),
        }
    }
}

実行結果:

音量 = 80
明るさは設定されていません

▶ 実際に試してみよう

まとめ

Option<T> は、あるかもしれないし、ないかもしれない値を表します。Rustには null がありません。
Some(value) は値を持っていて、None は何もないことを意味します。
match は両方のケースを扱う安全な方法です。コンパイラがケースの書き忘れを許しません。
.unwrap_or(default) は代わりの値を返します。.unwrap() は値が None だとパニックするので、使いすぎないようにしましょう。

理解度チェック

1. 値がないかもしれないとき、Rustはnullの代わりに何を使いますか？

2. None の値に対して .unwrap() を呼ぶとどうなりますか？

3. age が None のとき、age.unwrap_or(0) はどうなりますか？

4. match がOptionから値を取り出す安全な方法とされるのはなぜですか？

5. このページで紹介したもののうち、すでにOptionを返すメソッドはどれですか？

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さらに詳しく

Enumを定義する（Option enumとNull値に勝るその利点）— The Rust Programming Language 日本語版：Rust が null の代わりに Option を使う理由を説明した公式の解説です。
std::option — 標準ライブラリのドキュメント（英語）：Option でできることの全体像です。map、and_then、is_some などの便利なメソッドも紹介されています。
Option と unwrap — Rust By Example 日本語版：match や unwrap、そしてパニックが起きる場面を、短い実行できる例で見られます。
Option<T> — 標準ライブラリのドキュメント（英語）：メソッドの完全な一覧です。どのメソッドにも、そのままコピーできる小さな例が付いています。