rust-optimise

Rust の最適化に関するベストプラクティス

Rust アプリケーションのパフォーマンス最適化ガイドです。影響度の高いもの（メモリ割り当て、所有権）から段階的なもの（マイクロ最適化）まで、優先度順に並べた 8 カテゴリー、42 個のルールを掲載しています。

適用する場面

• Rust コードのパフォーマンスを最適化する場合、またはメモリ割り当てを削減する場合
• 最適なアルゴリズム計算量を実現するデータ構造を選ぶ場合
• 不要な中間メモリ割り当てを避けるためにイテレーターを使用する場合
• Tokio やその他のランタイムで非同期コードを書く場合
• ホットパスをプロファイリングし、パフォーマンスのボトルネックを解消する場合
• パフォーマンスに関するアンチパターンがないかコードをレビューする場合

優先度別のルールカテゴリー

優先度	カテゴリー	影響度	プレフィックス
1	メモリ割り当て	重大	mem-
2	所有権と借用	重大	own-
3	データ構造の選択	高	ds-
4	イテレーターとコレクションのパターン	高	iter-
5	非同期処理と並行処理	中〜高	async-
6	アルゴリズム計算量	中	algo-
7	コンパイル時の最適化	中	comp-
8	マイクロ最適化	低	micro-

クイックリファレンス

1. メモリ割り当て（重大）

• mem-avoid-unnecessary-clone - 不要な clone 呼び出しを避ける
• mem-preallocate-vec-capacity - Vec の容量を事前に確保する
• mem-use-cow-for-conditional-ownership - 条件付きの所有権には Cow を使用する
• mem-use-arc-for-shared-immutable-data - 共有する不変データには Arc を使用する
• mem-avoid-format-for-simple-concatenation - 単純な連結には format! を使用しない
• mem-use-smallvec-for-small-collections - 小さなコレクションには SmallVec を使用する

2. 所有権と借用（重大）

• own-accept-str-slice-not-string - &String ではなく &str を受け取る
• own-accept-slice-not-vec - &Vec ではなく &[T] を受け取る
• own-use-into-for-flexible-ownership - 柔軟な所有権のために Into を使用する
• own-return-borrowed-when-possible - 可能な場合は借用データを返す
• own-use-asref-for-generic-borrows - 汎用的な借用には AsRef を使用する

3. データ構造の選択（高）

• ds-use-hashset-for-membership - 要素の所属判定には HashSet を使用する
• ds-use-hashmap-for-key-lookup - キーと値の検索には HashMap を使用する
• ds-use-btreemap-for-sorted-iteration - ソート順の反復処理には BTreeMap を使用する
• ds-use-vecdeque-for-queue-operations - キュー操作には VecDeque を使用する
• ds-use-entry-api-for-conditional-insert - 条件付きの挿入には Entry API を使用する

4. イテレーターとコレクションのパターン（高）

• iter-chain-instead-of-intermediate-collect - 中間の collect を使わず、イテレーターを連結する
• iter-use-iter-over-into-iter-when-borrowing - 借用する場合は into_iter() ではなく iter() を使う
• iter-use-filter-map-for-combined-operations - 複合操作には filter_map を使う
• iter-use-flat-map-for-nested-iteration - ネストした反復処理には flat_map を使う
• iter-use-extend-for-bulk-append - 一括追加には extend() を使う
• iter-use-fold-for-accumulation - 複雑な集約には fold() を使う

5. 非同期処理と並行性（中〜高）

• async-avoid-blocking-in-async-context - 非同期コンテキストでのブロッキングを避ける
• async-use-join-for-concurrent-futures - 並行する future には join! を使う
• async-use-rwlock-over-mutex-for-read-heavy - 読み取りが多い場合は Mutex より RwLock を使う
• async-minimize-lock-scope - ロックの範囲を最小限にする
• async-use-buffered-for-bounded-concurrency - 並行性を制限するには buffered() を使う
• async-avoid-holding-lock-across-await - await をまたいでロックを保持しない

6. アルゴリズムの計算量（中）

• algo-avoid-nested-loops-for-lookup - 検索にネストしたループを使わない
• algo-use-binary-search-for-sorted-data - ソート済みデータには二分探索を使う
• algo-use-sort-unstable-when-order-irrelevant - 順序が重要でない場合は sort_unstable を使う
• algo-use-select-nth-unstable-for-partial-sort - 部分ソートには select_nth_unstable を使う
• algo-use-chunks-for-batch-processing - バッチ処理には chunks() を使う

7. コンパイル時の最適化（中）

• comp-use-const-for-compile-time-computation - コンパイル時の計算には const を使う
• comp-prefer-static-dispatch - 動的ディスパッチより静的ディスパッチを優先する
• comp-reduce-monomorphization-bloat - モノモーフィゼーションによる肥大化を抑える
• comp-use-const-generics-for-array-sizes - 配列サイズには const ジェネリクスを使う
• comp-avoid-repeated-parsing-of-static-data - 静的データの繰り返しパースを避ける

8. マイクロ最適化（低）

• micro-use-inline-for-small-functions - 小さく、頻繁に実行される関数には inline 属性を適用する
• micro-avoid-bounds-checks-in-hot-loops - ホットループでの境界チェックを避ける
• micro-use-wrapping-arithmetic-when-safe - 安全な場合はラッピング演算を使う
• micro-use-byte-literals-for-ascii - ASCII にはバイトリテラルを使う

参考資料

1. https://nnethercote.github.io/perf-book/
2. https://rust-lang.github.io/api-guidelines/
3. https://doc.rust-lang.org/nomicon/
4. https://tokio.rs/tokio/tutorial

関連スキル

• 慣用的なパターン、アーキテクチャ、コードの整理については、rust-refactor スキルを参照してください