先生と生徒の会話形式で理解しよう

生徒

「RustをLinux環境で始めたいんですが、どうやって開発環境を構築すればいいんですか？」

先生

「Rustはrustupというツールを使うことで、Linux環境でも簡単にインストールできます。これがRustの公式推奨インストール方法です。」

生徒

「rustupって何ですか？他のインストール方法とは違うんですか?」

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、最新版に更新したりが簡単にできます。では実際にLinux環境での構築手順を見ていきましょう！」

1. Linux環境でのRust開発環境構築の準備

Rustの開発環境をLinuxで構築する前に、いくつかの前提条件を確認しておきましょう。Linuxディストリビューションは、Ubuntu、Debian、Fedora、CentOS、Arch Linuxなど、どれでも構いません。まず、システムに必要なビルドツールがインストールされているか確認します。

多くのLinuxディストリビューションでは、C言語のコンパイラやリンカーなどの開発ツールが必要です。Ubuntuや Debianの場合はbuild-essentialパッケージ、Fedoraや CentOSの場合はDevelopment Toolsグループをインストールしておくと安心です。

ターミナルを開いて、以下のコマンドで必要なパッケージをインストールします。Ubuntuや Debianベースのシステムでは次のコマンドを実行してください。


sudo apt update
sudo apt install build-essential curl git

Fedoraや CentOSでは以下のコマンドを使用します。


sudo dnf groupinstall "Development Tools"
sudo dnf install curl git

これらのツールがインストールされていれば、Rustのコンパイルや依存関係のビルドがスムーズに行えます。特にcurlはrustupのインストールスクリプトをダウンロードするために必須です。

2. rustupを使ったRustのインストール方法

Linuxでの Rustインストールは、rustupという公式ツールを使うのが最も推奨される方法です。rustupを使えば、Rustコンパイラ（rustc）、パッケージマネージャー（Cargo）、標準ライブラリなど、必要なものがすべて一度にインストールされます。

ターミナルで以下のコマンドを実行してrustupをインストールします。このコマンドは公式サイトから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。


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

このコマンドを実行すると、インストールの確認画面が表示されます。デフォルト設定で問題なければ、1を入力してEnterキーを押します。インストールが完了したら、環境変数を設定するために次のコマンドを実行するか、ターミナルを再起動します。


source $HOME/.cargo/env

正しくインストールされたか確認するには、次のコマンドでRustのバージョンを表示してみましょう。


rustc --version
cargo --version

バージョン番号が表示されれば、Rustのインストールは成功です。rustupによって~/.cargo/binディレクトリにRust関連のツールがインストールされ、PATHに自動的に追加されます。

3. Cargoの基本的な使い方とプロジェクト作成

Cargoは、Rustの公式パッケージマネージャー兼ビルドツールです。プロジェクトの作成、依存関係の管理、ビルド、テストの実行など、開発に必要な多くの機能を提供します。Linuxでの開発では、Cargoを使うことで効率的にRustプロジェクトを管理できます。

新しいRustプロジェクトを作成するには、次のコマンドを使用します。


cargo new my_first_project
cd my_first_project

このコマンドでmy_first_projectというディレクトリが作成され、その中に基本的なプロジェクト構造が生成されます。プロジェクトにはCargo.tomlという設定ファイルと、src/main.rsというソースコードファイルが含まれています。

早速、生成されたプログラムを実行してみましょう。次のコマンドでビルドと実行が同時に行えます。


cargo run

実行すると、デフォルトで用意されている「Hello, world!」プログラムがコンパイルされて実行されます。


   Compiling my_first_project v0.1.0
    Finished dev [unoptimized + debuginfo] target(s) in 0.50s
     Running `target/debug/my_first_project`
Hello, world!

Cargoはビルド結果をtargetディレクトリに保存します。開発中はtarget/debugに、リリースビルドではtarget/releaseに実行ファイルが生成されます。

4. VSCodeとrust-analyzerでLinux開発環境を整える

Rustの開発をより快適にするために、エディタやIDEの設定も重要です。Linux環境では、Visual Studio Code（VSCode）とrust-analyzerの組み合わせが非常に人気があります。rust-analyzerは、コード補完、エラーチェック、リファクタリング支援などの機能を提供するRust専用の言語サーバーです。

まず、VSCodeをLinuxにインストールします。Ubuntuの場合は公式サイトからdebパッケージをダウンロードするか、Snapを使ってインストールできます。


sudo snap install code --classic

VSCodeを起動したら、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します。この拡張機能をインストールすると、Rustのコード編集が格段に快適になります。変数の型推論、関数のドキュメント表示、自動フォーマットなどが利用できます。

また、コードフォーマッターであるrustfmtと、リンター（コード検査ツール）であるclippyもインストールしておくことをおすすめします。これらはrustupから簡単にインストールできます。


rustup component add rustfmt clippy

rustfmtを使えば、コードを自動的にRustの標準スタイルに整形できます。clippyは、コードの品質向上に役立つ追加の警告やヒントを提供してくれます。

5. 簡単なRustプログラムを作成して動作確認

開発環境が整ったら、実際に簡単なRustプログラムを作成して動作確認してみましょう。ここでは、ユーザーから入力を受け取って処理する簡単なプログラムを作成します。

プロジェクトのsrc/main.rsファイルを開いて、以下のコードを入力してみてください。


use std::io;

fn main() {
    println!("あなたの名前を入力してください:");
    
    let mut name = String::new();
    io::stdin()
        .read_line(&mut name)
        .expect("入力の読み取りに失敗しました");
    
    let name = name.trim();
    println!("こんにちは、{}さん！Rustの世界へようこそ！", name);
}

このプログラムは、標準入力からユーザーの名前を読み取り、挨拶メッセージを表示します。String::new()で空の文字列を作成し、read_lineメソッドで入力を受け取ります。trim()メソッドは、入力に含まれる改行文字などの空白を削除します。

プログラムを実行してみましょう。


cargo run

名前を入力すると、次のような出力が得られます。


あなたの名前を入力してください:
太郎
こんにちは、太郎さん！Rustの世界へようこそ！

6. Linuxでのおすすめ設定とカスタマイズ

Linux環境でのRust開発をさらに快適にするために、いくつかのおすすめ設定とカスタマイズ方法を紹介します。これらの設定により、開発効率が大幅に向上します。

まず、Cargoのビルド設定をカスタマイズできます。ホームディレクトリの~/.cargo/config.tomlファイル（存在しない場合は作成）に設定を記述することで、ビルドの並列処理数やターゲットの指定などができます。

例えば、ビルド時のジョブ数を指定したい場合は、次のように設定します。


[build]
jobs = 4

また、Linux環境では複数のRustバージョンを管理できるのもrustupの強みです。安定版（stable）、ベータ版（beta）、ナイトリー版（nightly）を切り替えることができます。ナイトリー版には最新の実験的機能が含まれていますが、安定性は保証されません。


rustup install nightly
rustup default nightly

プロジェクトごとに異なるRustバージョンを使いたい場合は、プロジェクトのルートディレクトリにrust-toolchain.tomlファイルを作成して指定できます。

さらに、Linuxのシェル設定ファイル（~/.bashrcや~/.zshrc）にエイリアスを追加すると便利です。例えば、よく使うCargoコマンドを短縮できます。


alias cb='cargo build'
alias cr='cargo run'
alias ct='cargo test'
alias cc='cargo check'

7. 依存関係の管理とクレートの追加方法

Rustでは、外部ライブラリを「クレート（crate）」と呼びます。Cargoを使えば、プロジェクトに必要なクレートを簡単に追加して管理できます。Linux環境でも、インターネット接続があればcrates.ioから自動的にダウンロードしてビルドしてくれます。

クレートを追加するには、プロジェクトのCargo.tomlファイルの[dependencies]セクションにクレート名とバージョンを記述します。例えば、乱数を生成するrandクレートを追加する場合は次のようにします。


[dependencies]
rand = "0.8"

この設定を保存してからcargo buildを実行すると、Cargoが自動的にrandクレートとその依存関係をダウンロードしてビルドします。

実際にrandクレートを使った簡単なプログラムを作成してみましょう。src/main.rsを以下のように編集します。


use rand::Rng;

fn main() {
    let mut rng = rand::thread_rng();
    let random_number: i32 = rng.gen_range(1..=100);
    
    println!("ランダムな数値: {}", random_number);
    println!("この数値は1から100の間です");
}

このプログラムを実行すると、1から100の間のランダムな整数が表示されます。Cargoは依存関係をCargo.lockファイルに記録し、チーム開発でも同じバージョンのクレートが使用されるようにします。


ランダムな数値: 42
この数値は1から100の間です

8. Rustのアップデートとメンテナンス方法

Rust開発環境を常に最新の状態に保つことは、セキュリティやバグ修正、新機能の利用のために重要です。Linux環境では、rustupを使えば簡単にRustを最新バージョンにアップデートできます。

Rustとrustup自体を最新版に更新するには、次のコマンドを実行します。


rustup update

このコマンドを実行すると、インストールされているすべてのツールチェーン（stable、beta、nightlyなど）が最新版に更新されます。更新の確認は定期的に行うことをおすすめします。

また、使用していないツールチェーンやコンパイル結果を削除してディスク容量を節約したい場合は、次のコマンドが便利です。


rustup self uninstall
cargo clean

cargo cleanコマンドは、プロジェクトのtargetディレクトリを削除し、ビルド成果物をすべて削除します。ディスク容量が不足している場合に有効です。

プロジェクトの依存クレートを最新版に更新したい場合は、cargo updateコマンドを使用します。これにより、Cargo.tomlで指定されたバージョン範囲内で最新のクレートに更新されます。

9. トラブルシューティングとよくあるエラー対処法

Linux環境でRust開発を始めると、いくつかの一般的な問題に遭遇することがあります。ここでは、よくあるエラーとその対処法を紹介します。

最も一般的な問題の一つは、リンカーエラーです。Rustはコンパイル時にシステムのリンカーを使用するため、適切な開発ツールがインストールされていないとエラーが発生します。「linker `cc` not found」というエラーが表示された場合は、前述のbuild-essentialパッケージをインストールしてください。

また、「permission denied」エラーが発生した場合は、実行ファイルに実行権限が付与されていない可能性があります。次のコマンドで権限を付与できます。


chmod +x target/debug/プログラム名

クレートのダウンロードに失敗する場合は、ネットワーク設定やプロキシ設定を確認してください。企業ネットワークなどでプロキシが必要な場合は、~/.cargo/config.tomlに設定を追加します。

rust-analyzerが正しく動作しない場合は、VSCodeの出力パネルでエラーログを確認し、必要に応じてrust-analyzerのバージョンを更新してください。通常は、VSCodeの拡張機能を更新するだけで解決します。

10. LinuxでのRust開発を効率化するその他のツール

Linux環境でのRust開発をさらに効率化するために、いくつかの便利なツールやコマンドを活用しましょう。これらのツールを使いこなすことで、開発速度とコード品質が向上します。

cargo-watchは、ファイルの変更を監視して自動的にビルドやテストを実行してくれるツールです。インストールは次のコマンドで行えます。


cargo install cargo-watch
cargo watch -x run

このコマンドを実行すると、ソースコードを編集して保存するたびに自動的にプログラムがビルドされて実行されます。開発中の試行錯誤が非常に楽になります。

cargo-editは、コマンドラインから簡単に依存関係を追加・削除できるツールです。Cargo.tomlファイルを手動で編集する必要がなくなります。


cargo install cargo-edit
cargo add serde
cargo rm rand

また、cargo-outdatedを使えば、プロジェクトで使用しているクレートに新しいバージョンがあるかどうかを確認できます。定期的にチェックすることで、依存関係を最新の状態に保てます。

Linuxのターミナルマルチプレクサであるtmuxやscreenと組み合わせることで、複数のCargo コマンドを同時に実行したり、長時間実行されるビルドをバックグラウンドで管理したりできます。これらのツールを組み合わせることで、Linux上での Rust開発環境は非常に強力で快適なものになります。