Rustのmatchパターン徹底解説――初心者にもわかりやすくパターンマッチングの実用例を紹介

プログラミング言語•2025/1/24

はじめに

Rustというプログラミング言語は、安全性と高速性を両立した設計で注目を集めています。その中でも、match 構文は多くの人が最初に触れて驚く機能ではないでしょうか。この構文を使えば、条件分岐をわかりやすく記述でき、ソースコードの可読性を高めることができます。また、列挙型（enum）やタプルなど、Rustでよく使われるデータ構造と組み合わせると、とても柔軟に動作を切り替えることができます。

今回は、初心者の皆さんにもわかりやすいよう、match の基本構文から実際の業務でも役立つ例までを丁寧に解説します。読み進めるうちに、具体的なコード例が次々と出てきますので、Rust特有のパターンマッチングの魅力を実感できるのではないでしょうか。

match構文の基本

match は、与えられた値（多くの場合は変数）のパターンごとに処理を分岐させる構文です。これだけ聞くと、単に「switch文みたいなものかな？」と思うかもしれません。しかしRustのmatch は、パターンマッチングの力によって、より柔軟かつ安全に動作を切り替えることができます。

matchの書き方

最初に、もっともシンプルな形として、整数値に対して挙動を切り替える例を見てみましょう。これだけでも、Rustの分岐構文における特徴がある程度把握できるはずです。


fn main() {
    let number = 2;

    match number {
        0 => println!("ゼロですね。"),
        1 => println!("1でした。"),
        2 => println!("2ですね。"),
        _ => println!("その他の数値です。"),
    }
}

上記のように、match キーワードの後に評価する値を書き、続けて {} の中でパターンと実行する処理を並べます。最後の _ は「どのパターンにも合致しない場合」を表します。「_」を必ずしも使う必要はありませんが、すべてのパターンをカバーしないとコンパイルエラーが出ることがあるため、念のため入れておくことが多いです。

他の言語との比較

一般的な「switch-case」とは違い、Rustではパターンごとに処理ブロックを括弧 {} で囲まないことが多いです。その代わりに、1つのパターンに対して「=>」を使い、そのパターンがマッチしたら1行でも複数行でも書くことができます。この書き方のおかげで、コードが見やすく整理されるのではないでしょうか。

実務で役立つ例：enumとの組み合わせ

Rustでは列挙型（enum）を活用する場面がとても多いです。例えば、ネットワーク通信で受け取ったメッセージの種類を管理する際や、アプリケーションの状態を保持する際にenumを使うことがよくあります。このenumをmatch でパターンごとに分岐すると、複雑なロジックでも見通しが良くなります。

enumを使った例

仮に、システムの状態を示すenumを定義して、それぞれの状態に応じた処理をするコードを見てみましょう。


enum SystemState {
    Starting,
    Running(u32),
    Stopped(String),
    Error(i32),
}

fn main() {
    let current_state = SystemState::Running(42);

    match current_state {
        SystemState::Starting => {
            println!("システムが起動中です。");
        }
        SystemState::Running(count) => {
            println!("システムは稼働中です。値は {}", count);
        }
        SystemState::Stopped(reason) => {
            println!("システムは停止しました。理由: {}", reason);
        }
        SystemState::Error(code) => {
            println!("エラーが発生しました。コード: {}", code);
        }
    }
}

SystemState::Running(u32) のように、enumのバリアントが値を持つときには、match のパターンに変数名を置くことで、その値を受け取ることができます。これによって、状態ごとに細かい振る舞いを指定することが可能です。たとえば「Running」には実行中のカウントを含めておきたいとか、「Stopped」には停止理由を文字列で持たせたい、という実務上のニーズに応えやすくなります。

実際の開発現場でも、処理の分岐やロジックの切り替えが明確になり、将来的なメンテナンスも楽になることがあるでしょう。

部分的なパターンマッチ

Rustのmatch には、より柔軟なマッチングを行う方法も用意されています。全パターンを網羅しなくても、特定の条件に応じたマッチングが可能になるのです。

パターンガード

パターンガードを使うと、分岐条件にif を加えて、値に対して追加の判定ができます。これによって、単純な値の一致だけではなく、条件を満たすかどうかも同時に確認できるのが便利ですね。


fn main() {
    let value = 10;

    match value {
        x if x < 5 => println!("5未満です: {}", x),
        x if x < 10 => println!("5以上10未満です: {}", x),
        _ => println!("それ以外の値です。"),
    }
}

この例では、数値が5未満かどうかでマッチングを分け、その後さらに10未満かどうかを判定しています。一方で、値が10以上の場合は、最後の _ パターンに回収されるイメージです。

タプルのマッチング

Rustのタプルは複数の型を1つにまとめられますが、これもmatch で柔軟に判定できます。例えば、エラーコードとメッセージがセットになったタプルを分岐するといった場面を考えてみましょう。


fn main() {
    let error_info = (404, "Not Found");

    match error_info {
        (200, _) => println!("成功状態です。"),
        (404, msg) => println!("エラー404: {}", msg),
        (500, msg) => println!("サーバーエラー: {}", msg),
        _ => println!("その他のエラーです。"),
    }
}

ここでは、タプルの各要素を個別に取り出してマッチングさせています。 (200, _) で2番目の要素を無視している点にも注目してください。これにより、「ステータスコードが200のときだけはメッセージの中身を必要としない」といったニュアンスをコードに落とし込めます。

matchとif letやwhile letの使い分け

Rustには、match とよく似た構文として if let や while let も存在します。「単純なパターンを分岐させるだけならif letで十分」と感じるケースもあるかもしれません。ただし、大規模なロジックや複数の条件分岐をまとめたいときは、やはりmatch のほうが視認性が上がるのではないでしょうか。

if letを使う場合

もしenumの一部のバリアントだけをチェックしたいのであれば、if let がシンプルになります。例えば、下記のような書き方です。


enum OperationResult {
    Success(i32),
    Failure(String),
}

fn main() {
    let result = OperationResult::Success(100);

    if let OperationResult::Success(value) = result {
        println!("成功: {}", value);
    } else {
        println!("失敗でした。");
    }
}

この場合は、Success バリアントが来たときだけ値を取り出す、という処理を簡潔に書けます。一方で、「Successだけでなく、Failureにも何か処理をして、さらにその他のケースがある」といった複雑な状況になれば、match を使うほうがまとめやすいです。

実務での活用シーン

Rustのmatch は、バリエーションが豊富で、さまざまな場面で効果を発揮します。ここでは、実務を想定したいくつかの例を挙げてみます。

コマンドライン引数の処理

コマンドラインツールを作るときに、引数が何個渡されたかやどんなオプションが指定されたかを確認する場面があります。このとき、引数のパターンをmatch で分けると、可読性の高いコードを書くことができるでしょう。

システムログやHTTPステータスの分類

レスポンスのステータスコードやログレベルをenumで定義し、match で細かく振り分けるケースもよくあります。「Success」や「Warning」、「Error」などの状態をenumで定義すれば、後から状態のパターンが追加されてもメンテナンスしやすくなるのではないでしょうか。

ゲーム開発やシミュレーション

ゲーム内のキャラクターの状態やイベントの種類をenumに格納し、match で分岐する方法です。攻撃や防御、アイテム使用などの動作もenumを使って一元管理すれば、各ケースに応じたコードがまとまりやすくなることがあります。

分岐のロジックが多い場面では、事前にenumの設計を見直してみると良いかもしれません。

matchを活用する際の注意点

ここまで見てきたように、Rustのmatch はとても便利な機能です。しかし、使う際にはいくつか意識しておいたほうがいいポイントがあります。

全パターンを網羅する

Rustのmatch では、すべてのパターンを網羅していないと、コンパイラから警告やエラーが出ることがあります。これは安全性を高めるための仕組みであり、予期しない挙動が起こりにくくなるメリットがあるでしょう。ただし、enumにバリアントが追加されたときなどは、既存のmatch 文を見直す必要があるので注意が必要です。

大きくなりすぎないようにする

機能が増えると、match が長大なコードになってしまうことがあります。もしあまりにも大きく複雑になるなら、enumの設計を再検討したり、複数の関数に分割したりして可読性を保つといいですね。

match が長くなりすぎたときは、設計の見直しやリファクタリングを検討してみましょう。

matchとパターンマッチングの今後

Rustの開発コミュニティでは、常に新しい機能や改善が提案されています。 match も例外ではなく、より複雑なパターンマッチングを安全かつ簡潔に書けるようにするための言語仕様の更新が検討されることがあるかもしれません。しかし現時点でも、enumと組み合わせることで、幅広い状況をすでにカバーできるのがRustの特徴です。

今後、Rustがさらに普及していく中で、match を使ったパターンマッチングは多くのプロジェクトで重要な位置を占めるのではないでしょうか。

まとめ

今回は、Rustにおけるmatch 構文の基本から、実務でも活用しやすい具体例までを解説しました。以下のポイントを押さえておくと、enumやタプルなどのRustの型と組み合わせたパターンマッチングをうまく扱えるようになるでしょう。

match はパターンごとにロジックを切り替える強力な構文
enumの各バリアントやタプルの要素に応じて、可読性の高い分岐処理が書ける
パターンガードや部分的なマッチングで、細かい条件も表現可能
すべてのパターンを網羅することで、想定外の状態が発生しにくい
大規模になりすぎないように、適切に関数やモジュールを分ける

Rustを本格的に使い始めると、enumとmatch の組み合わせは避けて通れない道ではないでしょうか。ぜひ色々なプロジェクトに取り入れて、Rustならではの安全でわかりやすいコーディングスタイルを身につけてみてください```