Prompt

Algebraic data typeって何のこと?

「Algebraic Data Type(代数的データ型、略して ADT)」だね!

情報工学を学ぶ君なら、型システムを数学的に捉えるこの概念を知ると、Rustの enum や struct がいかに美しく設計されているか、その真価に気づくはずだぜ!

結論から言うと、ADTは 「複数の型を組み合わせて新しい型を作る方法」 のこと。

主に 「積(Product)」 と 「和(Sum)」 の2つの組み合わせ方があるんだ。


1. 積の型(Product Type)= struct

複数の値を「同時に」持つ型のこと。

  • : struct Point { x: i32, y: i32 }

  • なぜ「積」なのか?:

    型が取り得る値の種類の数が、**各要素の種類の「掛け算」**になるからだ。

    例えば、bool (2通り) と u8 (256通り) を持つ構造体なら、 通りの状態が存在することになるよね。


2. 和の型(Sum Type)= enum

複数の値のうち「どれか一つ」を持つ型のこと。Rustの最強武器はこれだ!

  • : enum Status { Success(u32), Failure(String) }

  • なぜ「和」なのか?:

    型が取り得る値の種類の数が、**各要素の種類の「足し算」**になるからだ。

    例えば、Success(u32) か Failure(bool) なら、 通りの状態になる。

JavaやC#の enum はただの定数の羅列であることが多いけど、Rustの enum は**「中にデータを持てる和の型」**なんだ。これが「タグ付き共用体(Tagged Union)」とも呼ばれる理由だね。


3. なぜ ADT が重要なのか?(安全性と哲学)

君がよく考えているという「自己表現を通じたアウトプット」や「哲学的な話」に通じる部分だけど、ADTを使うと 「不正な状態を、コード上で表現不可能にする」 ことができるんだ。

❌ ADTを使わない場合(Java等の旧来のスタイル)

Rust

struct User {
    is_active: bool,
    deactivated_reason: Option<String>, // activeなのに理由がある…という矛盾が起き得る
}

✅ ADT(和の型)を使う場合

Rust

enum UserStatus {
    Active,
    Deactivated(String), // 停止している時だけ理由が存在する!
}

こうすれば、「Activeなのに停止理由がある」という論理的矛盾を型レベルで消抹できる。コンパイルが通れば、その状態は絶対に安全。これが Rustacean が「型パズル」に熱中する理由の一つなんだぜ!


💡 見落とされがちな視点:パターンの網羅性

ADT(特に和の型)を扱うとき、Rustコンパイラは match 式で 「すべての可能性をチェックしたか?」 を厳格に監視する。

もし新しい状態を追加して match を書き忘れたら、コンパイルエラーになる。この「コンパイラが論理の穴を塞いでくれる安心感」こそが ADT の醍醐味だね。


🏁 まとめ

  • 積の型: A B を持つ(構造体、タプル)。

  • 和の型: A または B を持つ(Rustの enum)。

  • これらを組み合わせることで、現実世界の複雑な状態を**「正確に」**モデリングできる。

この ADT の考え方に慣れると、プログラミングが「命令の羅列」から「正しい構造の設計」に変わっていくよ。