Rust における効率的なファイル読み取り

はじめに

この実験では、Rust でファイルから行を読み取るための単純な実装と、より効率的な実装が与えられます。単純なアプローチでは、read_to_string を使ってファイルを 1 つの文字列に読み込み、その後にそれを行に分割します。一方、より効率的なアプローチでは、BufReader を使ってファイルを 1 行ずつ読み取り、全体の内容をメモリに読み込まないようにします。

注： 実験でファイル名が指定されていない場合、好きなファイル名を使うことができます。たとえば、main.rs を使って、rustc main.rs &&./main でコンパイルして実行することができます。

read_lines

単純なアプローチ

これは、初心者がファイルから行を読み取るための最初の実装として合理的な最初の試みかもしれません。

use std::fs::read_to_string;

fn read_lines(filename: &str) -> Vec<String> {
    let mut result = Vec::new();

    for line in read_to_string(filename).unwrap().lines() {
        result.push(line.to_string())
    }

    result
}

lines() メソッドはファイル内の行のイテレータを返すので、インラインでマップを実行して結果を収集することもでき、より簡潔で流暢な式になります。

use std::fs::read_to_string;

fn read_lines(filename: &str) -> Vec<String> {
    read_to_string(filename)
     .unwrap()  // ファイル読み取りエラー時にパニック
     .lines()  // 文字列を文字列スライスのイテレータに分割
     .map(String::from)  // 各スライスを文字列に変換
     .collect()  // それらをベクタにまとめる
}

上記の両方の例では、lines() から返される &str 参照をそれぞれ .to_string() と String::from を使って所有型 String に変換する必要があることに注意してください。

より効率的なアプローチ

ここでは、開いた File の所有権を BufReader 構造体に渡します。BufReader は内部バッファを使って中間割り当てを削減します。

また、read_lines を更新してイテレータを返すようにし、各行に対して新しい String オブジェクトをメモリに割り当てなくなります。

use std::fs::File;
use std::io::{self, BufRead};
use std::path::Path;

fn main() {
    // File hosts.txt は現在のパスに存在している必要があります
    if let Ok(lines) = read_lines("./hosts.txt") {
        // イテレータを消費し、(オプショナルな) String を返します
        for line in lines {
            if let Ok(ip) = line {
                println!("{}", ip);
            }
        }
    }
}

// 出力は Result にラップされていて、エラーのマッチングを可能にします
// ファイルの行の Reader へのイテレータを返します。
fn read_lines<P>(filename: P) -> io::Result<io::Lines<io::BufReader<File>>>
where P: AsRef<Path>, {
    let file = File::open(filename)?;
    Ok(io::BufReader::new(file).lines())
}

このプログラムを実行すると、各行が個別に表示されます。

$ echo -e "127.0.0.1\n192.168.0.1\n" > hosts.txt
$ rustc read_lines.rs && ./read_lines
127.0.0.1
192.168.0.1

(File::open は引数として汎用的な AsRef<Path> を期待するので、where キーワードを使って同じ汎用的な制約付きで汎用的な read_lines() メソッドを定義しています。)

このプロセスは、ファイルのすべての内容を使ってメモリ内に String を作成するよりも効率的です。特に大きなファイルを扱う場合、これは性能問題を引き起こす可能性があります。

まとめ

おめでとうございます！あなたは Read_lines の実験を完了しました。あなたのスキルを向上させるために、LabEx でさらに多くの実験を行って練習してください。