先生と生徒の会話形式で理解しよう

生徒

「Rustでプログラムを書いていると、if文の条件式でエラーが出ることが多いんです。他の言語と同じ感覚で書いても大丈夫ですか？」

先生

「Rustは型にとても厳しい言語なので、条件式の評価ルールを正しく理解する必要があります。特に、比較演算子が返す値の型や、条件式に使える値には厳格な決まりがあるんですよ。」

生徒

「数値の比較だけじゃなくて、型が違うとダメなんですね。他にも注意点はありますか？」

先生

「はい。Rustでは条件式の結果は必ずbool型である必要があります。さらに、比較演算子を組み合わせる論理演算の優先順位なども重要です。基礎からじっくり解説していきますね！」

1. Rustにおける比較演算子の基礎知識

Rustプログラミングにおいて、値を比較してその結果に基づいて処理を分岐させることは非常に重要です。Rustには、他の多くのプログラミング言語と同様の比較演算子が用意されていますが、その動作は型安全性に基づいた厳格な設計となっています。比較演算子を使用すると、その評価結果は必ず真理値であるbool型（trueまたはfalse）になります。

Rustで利用可能な主な比較演算子は以下の通りです。これらは「二項演算子」と呼ばれ、左右の二つの値を比較します。基本的な数値計算だけでなく、文字列や特定の構造体の比較にも使用されますが、大前提として「左右の型が一致していること」が求められます。例えば、整数型と浮動小数点型を直接比較することはできず、明示的な型変換が必要になります。このような厳格さが、プログラムの予期せぬ挙動を防ぎ、ランタイムエラーを未然に回避する助けとなります。

2. 数値を比較する基本的な演算子の使い方

まずは、最も頻繁に使用される数値の比較について見ていきましょう。Rustでは、等価、不等価、大小比較を行うために以下の記号を使用します。

== : 左辺と右辺が等しい（等価）
!= : 左辺と右辺が等しくない（不等価）
< : 左辺が右辺より小さい（未満）
> : 左辺が右辺より大きい（超）
<= : 左辺が右辺以下（以下）
>= : 左辺が右辺以上（以上）

これらの演算子は、整数型（i32, u64など）や浮動小数点型（f32, f64）に対して直感的に動作します。しかし、前述の通り、型が異なるとコンパイルエラーになります。例えば、i32型の変数とu32型の変数を直接比較することは許可されていません。これは、符号の有無によって予期しない比較結果が生じるリスクを排除するためです。プログラマはasキーワードを使用して型を合わせる必要があります。


fn main() {
    let score = 85;
    let passing_score = 80;

    // 単純な比較
    if score >= passing_score {
        println!("合格です！");
    } else {
        println!("不合格です。");
    }

    let is_equal = (score == 100);
    println!("満点ですか？: {}", is_equal);
}


合格です！
満点ですか？: false

3. Rustのif式における厳格なbool型のルール

多くのプログラミング言語（C言語やJavaScriptなど）では、数値の0や空の文字列を「偽（false）」として扱い、それ以外を「真（true）」として扱う「真偽値の暗黙的な変換」が存在します。しかし、Rustではこのような暗黙的な変換は一切行われません。if文の条件式には、必ずbool型の値を渡さなければなりません。

この仕様により、「if文の中に間違えて数値を書いてしまった」というミスをコンパイル時に確実に見つけることができます。例えば、if counter { ... }というコードは、counterが整数型であればRustではエラーになります。正しくはif counter != 0 { ... }のように記述し、明示的に比較演算の結果としてbool型を生成する必要があります。初心者が最初につまずきやすいポイントですが、これがRustの提唱するメモリ安全と型安全の根幹に関わる部分です。

4. 複数の条件を組み合わせる論理演算子

複雑な条件分岐を作成する場合、複数の比較結果を組み合わせる必要があります。Rustでは「論理演算子」を使用して、条件の結合や反転を行います。

&& (論理積/AND): 両方の条件がtrueの場合にtrueを返す
|| (論理和/OR): 少なくとも一方がtrueの場合にtrueを返す
! (論理否定/NOT): trueをfalseに、falseをtrueに反転させる

ここで重要な概念が「短絡評価（ショートサーキット）」です。&&演算子では、左辺がfalseであれば、右辺の結果がどうあれ全体はfalseになるため、右辺の評価は行われません。同様に、||演算子では左辺がtrueであれば右辺の評価はスキップされます。これを利用して、例えば「変数がヌルでないことを確認してから、その中身をチェックする」といった処理を安全に記述できます。Rustの所有権やOption型と組み合わせる際に非常に便利な特性です。


fn main() {
    let age = 20;
    let has_license = true;

    // ANDとORを組み合わせた条件
    if age >= 18 && has_license {
        println!("車を運転できます。");
    } else {
        println!("運転できません。");
    }

    let is_holiday = false;
    let is_weekend = true;

    // 論理否定の使用例
    if !is_holiday || is_weekend {
        println!("今日は予定を確認しましょう。");
    }
}


車を運転できます。
今日は予定を確認しましょう。

5. 文字列や文字の比較ルールと注意点

Rustでは、数値だけでなく文字列（Stringや&str）や文字（char）の比較も可能です。文字列の比較は「辞書順」で行われます。つまり、アルファベット順や文字コードの順序に基づいて大小が判定されます。==演算子を使用すると、二つの文字列の内容が完全に一致しているかどうかを判定できます。内部的には、文字列の長さが同じであり、かつ各バイトのデータが一致しているかを効率的にチェックしています。

ただし、文字列の比較には注意が必要です。Rustの文字列はUTF-8エンコーディングであるため、単純な文字数ではなくバイト単位での比較になります。また、String型と&str型（文字列スライス）を比較することは可能ですが、これはRustの強力な型変換機能（Deref型強制）のおかげです。文字型（char）の比較では、Unicodeのスカラー値が基準となります。これにより、日本語の文字同士の比較なども直感的に行うことができますが、濁点や半角・全角の扱いはプログラムのロジック上で考慮する必要があります。

6. 条件式における演算子の優先順位

一つの式の中に複数の比較演算子や論理演算子が含まれる場合、どの部分から計算されるかという「優先順位」が決まっています。一般的に、算術演算（足し算や掛け算）が最も優先され、次に比較演算（==や<）、最後に論理演算（&&や||）の順で評価されます。しかし、この優先順位をすべて暗記するのは大変ですし、コードの可読性を下げる原因にもなります。

そこで推奨されるのが、括弧()を積極的に活用することです。括弧で囲まれた部分は最優先で評価されるため、意図した通りのロジックを確実に実行させることができます。また、後からコードを読む他の開発者にとっても、どの条件がひとまとまりなのかが一目で分かるようになります。Rustのコンパイラは非常に優秀で、曖昧な優先順位によるバグを警告してくれることもありますが、基本的にはプログラマが明示的に書くことがベストプラクティスです。


fn main() {
    let x = 10;
    let y = 20;
    let z = 30;

    // 優先順位を明確にするための括弧
    let result = (x < y) && (y < z || x == 10);
    
    if result {
        println!("複雑な条件を満たしました。");
    }

    // 演算子の優先順位の確認
    // 比較演算（<）は論理演算（&&）より先に評価される
    if x + 5 < y {
        println!("計算と比較の組み合わせもスムーズです。");
    }
}


複雑な条件を満たしました。
計算と比較の組み合わせもスムーズです。

7. if式を代入に使う！Rust特有の式ベースの評価

Rustの大きな特徴の一つに「ほとんどすべてが式（Expression）である」という点があります。これは条件分岐にも当てはまります。Rustのifは文ではなく「式」であるため、評価された結果の値を直接変数に代入することができます。これは、他の言語にある「三項演算子（? :）」の代わりとして機能します。

この機能を使う際のルールは、ifブロックとelseブロックが返す値の型が完全に一致していなければならないということです。例えば、条件が真のときは数値を返し、偽のときは文字列を返すといったことはできません。この制約があるからこそ、Rustはコンパイル時に変数の型を確定させることができ、安全性を保つことができるのです。コードを簡潔に書くことができるため、Rustらしいプログラミングスタイルとして非常に重宝されます。


fn main() {
    let condition = true;

    // if式の結果を変数に代入する
    let number = if condition {
        5
    } else {
        10
    };

    println!("選択された数値は: {}", number);

    // 文としてのif文ももちろん可能
    let message = if number > 7 {
        "大きい値です"
    } else {
        "小さい値です"
    };
    
    println!("判定結果: {}", message);
}


選択された数値は: 5
判定結果: 小さい値です

8. パターンマッチングと比較演算の使い分け

Rustにはif文の他にも強力な条件分岐の仕組みとしてmatch式があります。単純な比較演算子だけでは記述が複雑になるような多分岐の処理では、matchを使うのが一般的です。比較演算子が「二つの値を比べて真偽値を出す」のに対し、パターンマッチングは「値の構造をチェックして適合するルートを選ぶ」という動作をします。

初心者のうちは、数値の範囲チェックや特定の値との一致確認にifと比較演算子を使いがちですが、Rustの真価はmatchやif letとの使い分けにあります。例えば、Option型やResult型の中身をチェックする際、単純な比較演算子を使うよりもパターンマッチングを使うほうが、エラーハンドリングを漏れなく記述できるため安全です。状況に応じて適切な道具を選ぶことが、Rustマスターへの近道となります。

9. 浮動小数点数の比較における注意点

数値比較の中でも、特に注意が必要なのが浮動小数点型（f32, f64）です。コンピュータ内部での浮動小数点数の表現には微小な誤差が含まれる可能性があるため、==演算子で厳密に一致するかを判定するのは危険です。例えば、0.1 + 0.2 == 0.3 という比較は、内部表現の都合でfalseになることがあります。

Rustではこの問題を回避するために、絶対値の差がある一定の閾値（エプシロン）以下であるかどうかをチェックする方法が推奨されます。また、浮動小数点数には「NaN（Not a Number）」という特殊な値が存在し、NaN同士の比較は常にfalseになるという性質があります。このように、数値型であっても型特有の振る舞いを理解しておくことが、バグの少ない堅牢なプログラムを書くために不可欠です。Rustの標準ライブラリにはこれらの比較を助けるメソッドも用意されているので、必要に応じて活用しましょう。