RustとWebAssemblyで何ができるの？初心者にもわかる基本と使い方

プログラミング言語•2025/1/23

皆さんは Rust と WebAssembly という言葉を聞いたことがありますか？プログラミング初心者の方には少し耳慣れないかもしれませんが、この組み合わせは最近注目が集まっています。どちらも単体で聞くと難しそうな印象がありますが、いざ一緒に活用してみると面白い発見がたくさんあるかもしれませんね。この記事では、RustとWebAssemblyがいったい何なのか、具体的にどうやって使えばよいのかを初心者にもわかりやすく解説していきます。

ぜひ最後まで読んで、RustとWebAssemblyがどのように活用されているのかを体感してみてください。それでは始めていきましょう。

RustとWebAssemblyとは？

Rustはシステムプログラミング言語の一種です。メモリ安全性を厳密に保証しながらも、高速に動作するのが特徴ですね。初心者の皆さんからすると、C言語やC++と同じように扱いが難しそうと感じることもあるかもしれません。しかしRustはコンパイラによる厳格なチェックがあり、初心者にとって危険なエラーやバグを減らしやすい点があります。また、高パフォーマンスを出せるので、Web開発だけでなくゲームエンジンや組み込み系などにも使われることが多いです。

一方で WebAssembly (略してWasm) は、Webブラウザで動作するバイナリ形式の命令セットを指します。 JavaScriptと同様にブラウザ上で動かせるのに、よりコンパクトで高速な動作が期待できます。従来はJavaScript以外の言語をブラウザで実行しようとすると、変換ツールを使う必要がありました。しかしWebAssemblyの登場によって、CやC++、Rustなどで書かれたプログラムをほぼネイティブに近い形でブラウザ上で動かせるようになりました。つまり、サーバーサイドのような低レベルの処理や高パフォーマンスが必要な部分を、ブラウザ内でも柔軟に扱えるわけです。

RustがWasmと相性が良い理由

Rustはコンパイル言語であり、メモリ管理を自動で行う仕組みがありません。ただし所有権システムと呼ばれる仕組みがあり、メモリ安全が保ちやすいのが強みです。 WebAssemblyもメモリを直接扱うため、メモリ関連のバグを起こさないための工夫が欠かせません。ここでRustの所有権システムが役立つため、WebAssembly向けのコードを安全かつ効率的に書きやすいというメリットがあります。さらに、Rustには公式でWebAssembly向けの支援ツールが用意されており、他の言語よりスムーズにWasmを試すことができる点も魅力と言えるでしょう。

RustでWebAssemblyを使うメリット

RustとWebAssemblyを組み合わせる大きなメリットはいくつかあります。初心者の皆さんがこれから学ぶうえでも、どのように役立つのかを知るとイメージが湧きやすいのではないでしょうか。

パフォーマンスの向上

Webブラウザ上で動くプログラムは主にJavaScriptでした。 JavaScriptも高速化が進んでいますが、より低レベルに近い制御が必要な場合、JavaScriptでは限界を感じることがあります。 Rustはネイティブコード並みの速度が出せる言語として知られていますので、これをWebAssemblyにコンパイルすることで、高速な処理をブラウザ上でも実現できる可能性があります。画像や動画の加工、暗号化や圧縮のような重たい処理をフロントエンド側で行う際、性能面のアドバンテージが期待できるのです。

メモリ安全性と信頼性

Rustの所有権システムは、初心者にも潜在的なバグを防ぎやすい仕組みです。一方、WebAssemblyはメモリを直接操作できる反面、バグを起こすと大きな問題に発展しかねません。 Rustで書けば、コンパイル時点で危険なコードを防いでくれる可能性が高くなります。実際に動かしてみると、意図しない不具合が起きにくいため、学習の負担を少し減らせるのではないでしょうか。

JavaScriptとの連携

WebAssemblyは単体で動くというより、JavaScriptとの連携を前提に使われることが多いです。 RustのコードをWebAssemblyにコンパイルしたあと、JavaScriptから呼び出して使えます。たとえば重い処理をRust + WebAssemblyで行い、それ以外の部分をJavaScriptで実装するといった形です。こうすることで、フロントエンド全体のパフォーマンスや設計の柔軟性が向上しますね。

RustとWebAssemblyを使った基本的な開発フロー

ここでは、初心者がRustとWebAssemblyを一緒に使ってみるときの大まかな流れを説明します。実際のプロジェクトではツールや細かい設定が必要になりますが、まずは全体像を理解するのが第一歩ですよね。

開発環境の用意

Rustをインストールしていない場合は、公式サイトからrustupツールを利用してインストールします。 WebAssemblyターゲットを使うために以下のようなコマンドを実行することが多いです。


rustup target add wasm32-unknown-unknown

ここで wasm32-unknown-unknown はWebAssembly向けのRustコンパイルターゲットです。また、wasm-pack という便利なツールもよく使われます。 wasm-packはRustで書いたコードをWebAssemblyにコンパイルし、JavaScript向けのバンドルも同時に作ってくれるため、とても便利です。

Rustコードを書く

次に、Rustのコードを書いていきます。たとえば加算処理をする簡単な関数を作ってみましょう。以下のようなlib.rsファイルを作成してみます。


#[no_mangle]
pub extern "C" fn add_numbers(a: i32, b: i32) -> i32 {
    a + b
}

ここでは、#[no_mangle] と extern "C" を指定しており、WebAssemblyとして呼び出しやすい形にしています。関数自体は単純な加算ですが、この関数をJavaScriptから利用できるようにしたい場合は、もう少し設定を加える場合もあります。しかし、まずはこのように簡単な関数が書ければOKです。

WebAssemblyへのコンパイル

Rustコードを書いたら、wasm-pack build コマンドなどを使ってコンパイルを実行します。すると、WebAssemblyファイル (.wasm) とJavaScript向けのラッパーコードが生成されることが一般的です。あとはこのラッパーコードをHTMLやJavaScriptファイルから読み込むだけで、ブラウザ上でRustの処理を呼び出せるようになります。

例えば生成されたpkg/ディレクトリにあるJavaScriptモジュールを使い、ブラウザ側のコードで読み込みを行います。その後、add_numbers 関数を呼び出して結果を得るイメージです。

ブラウザでの実行

最後に、生成されたJavaScriptモジュールをHTMLで読み込み、add_numbers を呼び出して結果をコンソールに表示してみます。簡単にイメージすると、下記のようになります。


<!DOCTYPE html>
<html>
<head>
  <meta charset="UTF-8">
  <title>Rust + Wasm Example</title>
</head>
<body>
  <script type="module">
    import init, { add_numbers } from "./pkg/rust_wasm_example.js";

    async function run() {
      await init();
      console.log("3 + 5 =", add_numbers(3, 5));
    }

    run();
  </script>
</body>
</html>

ここで init はwasm-packが生成する初期化関数で、WebAssemblyファイルの読み込みやセットアップを行います。その後 add_numbers(3, 5) で3と5を足した結果がコンソールに表示されるはずです。

実務での具体的な活用シーン

RustとWebAssemblyの組み合わせは、実際にさまざまな分野で利用されています。ここでは、どのようなシーンでメリットがあるのかを具体例を交えて見ていきましょう。

画像や動画の加工

Webブラウザ上で画像のフィルタ処理や動画エンコードを行うケースです。 JavaScriptだけでも実現はできますが、時間がかかったりメモリ使用量が大きくなったりすることがあります。 Rustで書いた処理をWebAssemblyとして実行することで、ブラウザ上でスムーズに編集できる可能性が高まります。これは写真共有サービスや動画編集サービスなどで大いに役立つはずです。

暗号化や圧縮ライブラリのフロントエンド実装

暗号化や圧縮の処理は、高速性と信頼性が求められる分野です。サーバーサイドで行うことが多いですが、ブラウザ側で行いたい場面も増えています。たとえば、大きなファイルをアップロードする前に圧縮をかけたい場合などですね。 Rust + WebAssemblyで実装すれば、メモリ安全性を保ちながら高速に暗号化・圧縮ができるかもしれません。

ゲーム開発や3Dレンダリング

WebAssemblyはゲームエンジンのようにリアルタイム性が求められるものにも活用されています。 Rustは高速な処理が得意なので、ブラウザ上で3Dグラフィックスを描画したり、物理演算を行ったりするのに適しています。 JavaScriptとのハイブリッドでゲームロジックを組むことで、処理が重たい部分をRustに任せることができますね。

RustとWebAssemblyをセットで使うと、高負荷な処理をクライアント側で分担できるのが魅力ですね。

トラブルシューティングと今後の展望

RustとWebAssemblyを実践するうえでは、いくつかのポイントで戸惑うこともあるかもしれません。よくあるトラブルと対処のヒントを簡単にまとめておきます。

よくあるトラブル

コンパイルエラーが出る

Rustの所有権システムや型システムに慣れていないと、想定外のエラーに悩むことがあります。ただ、エラーメッセージは丁寧なので、どこを直せばよいかを読み解く練習を積むとよいでしょう。

ブラウザで実行時にエラーが出る

wasm-packで生成されたファイルの読み込みパスが間違っているケースが多いです。あるいは、JavaScriptとのやりとりに問題がある場合もありますね。

動作が予想より遅い

リリースビルドになっていない、あるいはメモリの使い方に問題がある可能性があります。 Rustの最適化オプションを有効にしてみると改善するかもしれません。

WebAssemblyはネイティブコードより絶対に高速というわけではありません。状況や実装によってはJavaScriptが勝るケースもあり得ます。

今後のRustとWebAssembly

WebAssembly自体が進化中であり、Rustのエコシステムも日々拡張されています。ブラウザだけでなく、サーバーサイドやサーバーレス環境でのWebAssembly活用も注目されるようになってきました。 Rustはこの流れの中で、システムプログラミングやWebアプリ、さらにはIoTやブロックチェーンなど多様な場面で利用が広がっています。

今後は、より簡単にRustとWebAssemblyが連携できるツールやフレームワークが増えるかもしれません。さらに、WebAssembly自体の仕様が拡張されることで、ファイルシステムへのアクセスやスレッド機能などがより便利になる可能性があります。初心者の皆さんも、まずは簡単なプロジェクトで触れてみると良いでしょう。

まとめ

ここまで、Rust と WebAssembly を組み合わせることで何ができるのかを解説してきました。最初は概念が少しややこしく感じるかもしれませんが、実際の流れは「Rustでコードを書く→WebAssemblyにコンパイル→ブラウザで呼び出す」というシンプルなものです。ブラウザ上で高性能な処理を行いたい場合や、メモリ安全を重視したい場合にRust + WebAssemblyは強力な選択肢になりえます。

プログラミング未経験や初心者の皆さんにとっては、Rustの文法や所有権システム、さらにWebAssemblyの仕組みを一度に学ぶのは大変に感じるかもしれません。ただし、少しずつサンプルコードを試すだけでも、仕組みの面白さがわかってくるはずです。そしてJavaScriptと並行して学ぶことで、フロントエンド開発における選択肢が大きく広がるのではないでしょうか。

この記事を通して、RustとWebAssemblyに対するハードルが少しでも下がったなら幸いです。皆さんもぜひ興味を持ったらチャレンジしてみてくださいね。