昨年からRustを学んでいるのですが、Rustは数値型が複雑で、今はまだなんとなく使うことしかできていません。そこで、Qiitaでのアウトプットを通じて、Rustの数値型をマスターしていきたいと思います。
今回の内容
- 数値型一覧
- 数値型の選び方
数値型一覧
まず、Rustには使える数値型がいくつかあります。
頭についているアルファベット（u、i、f）は数値の種類を表します。
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u=> 符号なし整数（unsigned integer）- つまり、自然数と0
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i=> 符号あり整数（signed integer）- つまり、整数（プラスもマイナスも）
-
f=> 浮動小数点（floating point）- つまり、小数
- 浮動小数点には、表現できる正確さに限界があります。
- その点については、今後の記事でまとめたいと思います。
その後ろの数字は、そのデータの大きさであるビット数を表しています。
それらを組み合わせると、以下のような範囲の数値を表現する型となります。
符号なし整数（unsigned integer）
| 型 | 最小値 | 最大値 |
|---|---|---|
| u8 | 0 | 255 |
| u16 | 0 | 65535 |
| u32 | 0 | 4294967295 |
| u64 | 0 | 18446744073709551615 |
| u128 | 0 | 340282366920938463463374607431768211455 |
符号あり整数（signed integer）
| 型 | 最小値 | 最大値 |
|---|---|---|
| i8 | -128 | 127 |
| i16 | -32768 | 32767 |
| i32 | -2147483648 | 2147483647 |
| i64 | -9223372036854775808 | 9223372036854775807 |
| i128 | -170141183460469231731687303715884105728 | 170141183460469231731687303715884105727 |
浮動小数点（floating point）
| 型 | 最小値 | 最大値 |
|---|---|---|
| f32 | -3.4028235e38 | 3.4028235e38 |
| f64 | -1.7976931348623157e308 | 1.7976931348623157e308 |
※e38やe308というのは、10の38乗倍や10の308乗倍の事です。
（例）1.23e5 => 123000
usize、isize
このほかにusize、isizeという型があり、それぞれマシンのビット数に依存します。
（例）64ビットマシンならusize=>u64、isize=>i64
参考：Numeric types - The Rust Reference
参考：Rust - 基本的なデータ型について
数値型の選び方
数値型を選ぶ際の観点
調べてみたところ、以下のような観点が数値型を選ぶ際の基準となりそうです。
動作効率に関する観点
- Rustの公式ドキュメントでは、i32がお勧めされている
- 処理速度では32ビットが速い場合が多い
- 条件によって、8ビットが速い場合や64ビットが速い場合などあるようですが、32ビットが安定して速い様子
- 参考：[Rust] 整数型の四則演算ベンチマーク
- 符号付き
iでも符号なしuでも、処理速度は変わらない - ビットが小さいと、メモリの使用量が減る
- 巨大な配列などの場合には大きな違いになる
その他の観点
-
Vecや配列などのインデックスとして使用する場合=>usize
かisizeを利用- 公式ドキュメントでは、isizeも使えると記載されているのですが、isizeは使えず、usizeだけとなっているようです。（2022/2/12追記）
the type [u32] cannot be indexed by isize
slice indices are of type usize or ranges of usize
help: the trait std::slice::SliceIndex<[u32]> is not implemented for isize
note: required because of the requirements on the impl of std::ops::Index<isize> for [u32]rustc(E0277)
```
※インデックスにisizeを使用した場合のエラーメッセージ（Rustのv1.56.1で確認）
- 浮動小数点型については、f32を使う場合は以下の通り、限定的
- メモリ消費を最大限減らしたい場合
- double-precisionがサポートされていない環境
- single-precisionの方が処理速度が速い環境
数値型を選ぶ際のフローチャート
上記の観点を、フローチャートにまとめました。
まだまだ学習中の個人の意見ですので、ご意見等あれば、コメントいただけると大変嬉しいです。
フローチャート①
フローチャート②（ビット数の決め方）
まとめ
冒頭でも述べた通り、Rustの数値型はまだまだ奥が深いですが、今回の記事はここまでで区切り、次回以降の記事で以下の内容をまとめていきたいと思います。
- float型の説明
- オーバーフロー・アンダーフローについて
- 型変換の仕方
- 整数リテラル・バイトリテラルについて
- 数値型が持つ共通のメソッド