先生と生徒の会話形式で理解しよう

生徒

「Rustのプログラミングを始めたいんですが、どこから手をつければいいですか？」

先生

「まずはRustの開発環境を構築する必要があります。Rustではrustupという公式ツールを使ってインストールするのが一般的ですよ。」

生徒

「rustupって何ですか？普通にRustをダウンロードするのとは違うんですか？」

先生

「rustupはRustのバージョン管理ツールです。複数のバージョンを切り替えたり、最新版にアップデートしたりが簡単にできるんです。それでは詳しく見ていきましょう！」

1. Rustとは？なぜ今注目されているのか

Rustは、メモリ安全性とパフォーマンスを両立させたシステムプログラミング言語です。従来のC言語やC++では、メモリ管理のミスによるバグが発生しやすいという課題がありました。Rustは所有権システムという独自の仕組みで、コンパイル時にメモリ安全性を保証します。

また、Rustは並行処理にも強く、マルチスレッドプログラミングでもデータ競合を防ぎやすい設計になっています。WebAssembly、組み込みシステム、CLIツール、Webサーバーなど、幅広い用途で利用されており、開発者からの人気も年々高まっています。

Stack Overflowの開発者調査では、Rustは何年も連続で「最も愛されているプログラミング言語」に選ばれており、Mozilla、Microsoft、Amazon、Googleなどの大企業でも採用が進んでいます。

2. rustupとは？Rustのバージョン管理ツールの役割

rustupは、Rustの公式なツールチェーンインストーラーであり、バージョン管理ツールです。Rustの開発環境を構築する際には、このrustupを使うのが標準的な方法となっています。

rustupの主な役割は以下の通りです：

Rustコンパイラ（rustc）のインストール：Rustのソースコードをコンパイルするための中核ツール
Cargoのインストール：Rustのビルドシステムとパッケージマネージャー
バージョン管理：stable、beta、nightlyなど複数のリリースチャンネルを管理
クロスコンパイル対応：異なるプラットフォーム向けのビルドターゲットを追加
アップデート管理：簡単なコマンドで最新版に更新可能

rustupを使うことで、プロジェクトごとに異なるRustバージョンを使い分けることもでき、開発環境の柔軟性が大幅に向上します。また、Rustの新機能を試したい場合はnightlyバージョンに切り替えたり、安定版に戻したりといった操作も簡単に行えます。

3. Windows環境でのRustインストール手順

Windows環境でRustをインストールする手順を詳しく解説します。Windowsでは、Visual Studio Build Toolsが必要になる場合があります。

事前準備：Windowsの場合、C++のビルドツールが必要です。rustupのインストール時に自動的に案内されます。

rustupのダウンロード

公式サイトhttps://www.rust-lang.org/tools/installにアクセスし、「RUSTUP-INIT.EXE」をダウンロードします。

インストーラーの実行

ダウンロードしたrustup-init.exeを実行すると、コマンドプロンプトが開き、インストールオプションが表示されます。通常は「1」を入力してデフォルトインストールを選択します。

Visual Studio Build Toolsのインストール

Rustのコンパイルには、MicrosoftのC++ビルドツールが必要です。rustupインストール時に案内が表示されるので、指示に従ってインストールしてください。

インストールの確認

インストール完了後、新しいコマンドプロンプトまたはPowerShellを開き、以下のコマンドでバージョンを確認します：

rustc --version
cargo --version

バージョン情報が表示されれば、インストール成功です。

4. macOS・Linux環境でのRustインストール手順

macOSやLinux環境では、ターミナルから1行のコマンドでrustupをインストールできます。Unixベースのシステムでは、インストールプロセスが非常にシンプルです。

インストールコマンドの実行

ターミナルを開き、以下のコマンドを実行します：

curl --proto '=https' --tlsv1.2 -sSf https://sh.rustup.rs | sh

このコマンドは、rustupのインストールスクリプトをダウンロードして実行します。インストールオプションが表示されたら、通常は「1」を選択してデフォルトインストールを進めます。

環境変数の設定

インストール完了後、以下のコマンドで環境変数を読み込みます：

source $HOME/.cargo/env

または、ターミナルを再起動することで自動的に反映されます。~/.cargo/binがPATHに追加され、rustcやcargoコマンドが使えるようになります。

動作確認

正しくインストールされたか確認するため、以下のコマンドを実行します：

rustc --version
cargo --version
rustup --version

それぞれのバージョン情報が表示されれば、インストールは完了です。

5. 初めてのRustプログラム：Hello Worldを実行してみよう

Rustのインストールが完了したら、実際に簡単なプログラムを書いて実行してみましょう。ここでは定番の「Hello World」プログラムを作成します。

プログラムの作成

任意のディレクトリにhello.rsというファイルを作成し、以下のコードを記述します：


fn main() {
    println!("Hello, Rust World!");
    println!("Rustのインストールに成功しました！");
}

Rustのプログラムはmain関数から実行が始まります。println!マクロを使って文字列を出力しています。

コンパイルと実行

ターミナルまたはコマンドプロンプトで、以下のコマンドを実行してコンパイルします：

rustc hello.rs

コンパイルが成功すると、実行可能ファイル（Windowsではhello.exe、macOS/Linuxではhello）が生成されます。これを実行します：

./hello

Windows PowerShellの場合：

.\hello.exe

実行結果：


Hello, Rust World!
Rustのインストールに成功しました！

このように、Rustプログラムをコンパイルして実行できれば、開発環境の構築は完璧です！

6. Cargoを使ったプロジェクト管理の基本

Cargoは、Rustのビルドシステムおよびパッケージマネージャーです。rustupでRustをインストールすると、自動的にCargoもインストールされます。Cargoを使うことで、プロジェクトの作成、依存関係の管理、ビルド、テストなどが簡単に行えます。

新しいプロジェクトの作成

Cargoで新しいプロジェクトを作成するには、以下のコマンドを実行します：

cargo new my_first_project
cd my_first_project

これにより、my_first_projectというディレクトリが作成され、その中に必要なファイルが自動生成されます。プロジェクト構成は以下のようになります：

src/ - ソースコードを格納するディレクトリ
src/main.rs - メインプログラムファイル
Cargo.toml - プロジェクト設定ファイル
.git/ - Gitリポジトリ（自動初期化）

Cargo.tomlファイルの役割

Cargo.tomlは、プロジェクトのメタデータや依存関係を管理する設定ファイルです。TOML形式で記述され、プロジェクト名、バージョン、使用する外部ライブラリ（クレート）などを定義します。

ビルドと実行

Cargoを使ってプロジェクトをビルドし、実行するには：

cargo build
cargo run

cargo buildはプロジェクトをコンパイルし、cargo runはビルドと実行を同時に行います。開発中はcargo runを使うのが便利です。

デフォルトで生成されるsrc/main.rsには、すでにHello Worldプログラムが含まれています：


fn main() {
    println!("Hello, world!");
}

7. rustupの基本コマンドとバージョン管理

rustupには、Rustのバージョン管理を効率的に行うための様々なコマンドが用意されています。ここでは、よく使う基本コマンドを紹介します。

Rustのアップデート

インストール済みのRustツールチェーンを最新版に更新するには：

rustup update

このコマンドで、stable、beta、nightlyなど、インストールされている全てのツールチェーンが更新されます。

インストール済みツールチェーンの確認

現在インストールされているRustのバージョンを確認するには：

rustup show

アクティブなツールチェーンと、利用可能なターゲットが表示されます。

特定バージョンのインストール

nightlyバージョンやbetaバージョンをインストールするには：

rustup install nightly
rustup install beta

デフォルトツールチェーンの切り替え

使用するRustバージョンをグローバルに変更するには：

rustup default stable
rustup default nightly

プロジェクトごとに異なるバージョンを使いたい場合は、プロジェクトディレクトリで：

rustup override set nightly

ドキュメントの参照

Rustの公式ドキュメントをオフラインで参照するには：

rustup doc

ブラウザでRustの標準ライブラリドキュメントが開きます。インターネット接続がなくても利用できるため、非常に便利です。

8. エディタとIDE：快適な開発環境の整備

Rustのコーディングを効率的に行うためには、適切なエディタやIDEを選ぶことが重要です。Rustは言語サーバープロトコル（LSP）による開発サポートが充実しており、多くのエディタで高度な補完機能が利用できます。

Visual Studio Code（推奨）

Visual Studio Code（VS Code）は、Rust開発で最も人気のあるエディタです。「rust-analyzer」という拡張機能をインストールすることで、以下の機能が利用できます：

コード補完とインテリセンス
エラーチェックとリアルタイム診断
定義ジャンプとリファレンス検索
リファクタリング支援
インラインドキュメント表示

VS Codeの拡張機能マーケットプレイスから「rust-analyzer」を検索してインストールするだけで、すぐに使い始められます。

その他の選択肢

IntelliJ IDEA / CLion：JetBrains製のIDEで、「Rust Plugin」を導入することでRust開発が可能です。有料版では、より高度なデバッグ機能が利用できます。

Vim / Neovim：軽量なエディタを好む開発者には、rust-analyzerをLSPクライアントと組み合わせて使う方法があります。

Sublime Text：「Rust Enhanced」パッケージを使用することで、Rustのシンタックスハイライトとビルド機能が利用できます。

9. トラブルシューティング：よくある問題と解決方法

Rustのインストールや開発環境構築で遭遇しがちな問題と、その解決方法を紹介します。

PATHが通っていない

症状：rustcやcargoコマンドが認識されない

解決方法：環境変数PATHに~/.cargo/bin（WindowsではC:\Users\ユーザー名\.cargo\bin）が追加されているか確認してください。ターミナルを再起動するか、以下のコマンドを実行します：

source $HOME/.cargo/env

Windowsでリンカーエラーが発生する

症状：コンパイル時に「link.exe not found」というエラーが出る

解決方法：Visual Studio Build ToolsのC++ビルドツールがインストールされていることを確認してください。Visual Studio Installerから「C++によるデスクトップ開発」ワークロードを選択してインストールします。

プロキシ環境下でのインストールエラー

症状：企業ネットワークなどでrustupのダウンロードが失敗する

解決方法：環境変数でプロキシを設定してください：

export http_proxy=http://proxy.example.com:8080
export https_proxy=http://proxy.example.com:8080

Windowsの場合は、システムのプロキシ設定を確認してください。

サポート情報の入手先

問題が解決しない場合は、以下のリソースを参照してください：

公式Rustフォーラム：users.rust-lang.org
Rust公式Discord：活発なコミュニティで質問可能
Stack Overflow：「rust」タグで検索
GitHub Issues：rustupやCargoの問題を報告

10. 次のステップ：Rustの学習リソース

Rustの開発環境が整ったら、いよいよプログラミングの学習を始めましょう。Rustには充実した学習リソースが用意されています。

The Rust Programming Language（The Book）

Rust公式の入門書で、基礎から応用まで体系的に学べます。日本語版も公式に提供されており、無料でオンライン閲覧できます。所有権、ライフタイム、トレイトなど、Rustの重要な概念を丁寧に解説しています。

Rust by Example

実際のコード例を通じてRustを学べる実践的なリソースです。コードを実行しながら学習できるため、手を動かして理解を深めたい方に最適です。

Rustlings

小さな演習問題を解きながらRustを学べるインタラクティブな学習ツールです。GitHubからクローンして、ローカル環境で実行できます：

git clone https://github.com/rust-lang/rustlings.git
cd rustlings
cargo install --path .
rustlings watch

簡単なプログラム例で実践

学習の第一歩として、簡単な計算プログラムを作ってみましょう：


fn main() {
    let 数値1 = 10;
    let 数値2 = 20;
    let 合計 = 数値1 + 数値2;
    
    println!("{}と{}の合計は{}です", 数値1, 数値2, 合計);
    
    let 平均 = 合計 as f64 / 2.0;
    println!("平均値は{}です", 平均);
}