const fn でコンパイル時に評価可能な関数を定義する
TL;DR
const fnは「コンパイル時にも実行できる」関数。常にコンパイル時に走るわけではないconst/staticの初期化式や配列長など、const コンテキストで呼び出されたときだけコンパイル時評価される- 通常コンテキストで呼ぶと普通の関数として実行時に走る
- 通常関数 →
const fnへの変更は後方互換。書ける範囲なら基本付けて困らない - 制約はある: トレイトメソッド呼び出し、ヒープ確保、
forの一部、?などはまだ不可（バージョンで段階的に解禁中）
このドキュメントの射程
const fn とは何か、通常の関数とどう違うか、何ができて何ができないか、いつ使うべきかを整理する。
環境: Rust 1.65 以降を想定（match や trait メソッド経由の一部が安定化済み）
const fn とは何か
fn の前に const を付けた関数。これだけ。
const fn square(x: i32) -> i32 {
x * x
}
普通の fn と違うのは「const コンテキストでも呼び出せる」点。
// const コンテキスト = コンパイル時に値が確定している必要がある場所
const SQUARED: i32 = square(5); // ✓ const fn だからOK
static TABLE: [i32; square(3) as usize] = [0; 9]; // ✓ 配列長にも使える
// 通常コンテキストでも普通に呼べる
fn main() {
let x = square(10); // ✓ ランタイムで実行
}
const fn と通常関数の違い
通常の fn | const fn | |
|---|---|---|
| ランタイムで呼べる | ✓ | ✓ |
const/static の初期化式で呼べる | ✗ | ✓ |
配列長 [T; N] の N に使える | ✗ | ✓ |
const ジェネリック引数に使える | ✗ | ✓ |
| 関数本体の制約 | 自由 | 限られた操作のみ |
つまり const fn は通常関数の上位互換で、使える場所が増える代わりに書ける処理が制限される。
いつコンパイル時に評価されるか
ここがハマりやすいポイント。const fn だからといって自動的にコンパイル時に走るわけではない。
const fn square(x: i32) -> i32 { x * x }
const A: i32 = square(5); // ✓ コンパイル時評価される（const コンテキスト）
fn main() {
let b = square(5); // ✗ コンパイル時評価は保証されない（普通の関数呼び出し）
// ※ ただし最適化で結果的に消えることはある
// 強制したいなら const ブロック or const 宣言で囲む
let c = const { square(5) }; // ✓ コンパイル時評価される
}
つまり「コンパイル時に評価したい側のコンテキストで呼ぶ」必要がある。const fn 側はあくまで「呼べる」という能力を提供しているだけ。
何が書けるか / 書けないか
書ける（安定化済み・抜粋）:
- 基本的な算術・論理・比較・ビット演算
if/else/matchwhileループ、for i in 0..N（range 限定）letバインディング、ブロック式- 構造体・タプル・配列の構築とアクセス
- 他の
const fnの呼び出し panic!（文字列リテラルのみ）
書けない（執筆時点）:
- トレイトメソッド呼び出し全般（
+などの演算子オーバーロードは型ごとに別途対応中） - ヒープ確保（
Vec::newなどは const にできるが要素追加は不可） forでユーザー定義イテレータを回す?演算子（nightly のみ）- 動的ディスパッチ
const fn でできる範囲はバージョンごとに段階的に拡大している。詰まったらまず最新の Rust リファレンスを見るのが確実。
後方互換性
通常関数を const fn に変えるのは後方互換な変更。既存の呼び出し側コードはそのまま動き、加えて const コンテキストでも使えるようになる。逆向き（const fn → 通常 fn）は破壊的変更になる。
ライブラリのコンストラクタや純粋計算関数は、書ける範囲で最初から const fn にしておくとユーザー側の選択肢が広がる。
// よくあるパターン: コンストラクタは const fn
pub struct YearMonth { year: u16, month: u8 }
impl YearMonth {
pub const fn new(year: u16, month: u8) -> Self {
Self { year, month }
}
}
// これで const 文脈で使える
const EPOCH: YearMonth = YearMonth::new(1970, 1);
マクロとの違い（どちらを選ぶか）
const fn もマクロも「コンパイル時に何かする」点では似ているが、役割が違う。
const fn | 宣言マクロ | |
|---|---|---|
| 何を生成するか | 値（コンパイル時に計算した結果） | コード（関数定義・式・パターン） |
| 型システム | 通常の関数と同じ | トークン操作。型は展開後に解決 |
| デバッグ | 普通の関数として追える | 展開後を見ないと分かりにくい |
| 使いどころ | 純粋計算をコンパイル時に済ませたい | 似た定義を量産したい、型/識別子を引数にしたい |
「値が欲しい → const fn、コードが欲しい → マクロ」と覚えるとよい。
実用例
コンパイル時テーブル生成
const fn build_table() -> [u32; 256] {
let mut table = [0u32; 256];
let mut i = 0;
while i < 256 {
table[i] = (i * i) as u32;
i += 1;
}
table
}
static SQUARES: [u32; 256] = build_table(); // 起動時に計算済み
バージョン情報の文字列リテラル化
const fn version_string() -> &'static str {
concat!(env!("CARGO_PKG_VERSION"), "-release")
}
const ジェネリックと組み合わせる
const fn buffer_size(n: usize) -> usize {
n * 4 + 16
}
struct Buffer<const N: usize> {
data: [u8; buffer_size(N)], // const fn だから配列長に使える
}
まとめ
const fn は「コンパイル時にも呼べる関数」。const コンテキストで呼ばれたときだけコンパイル時に評価され、それ以外は普通の関数として動く。後方互換なので、書ける範囲のコンストラクタや純粋計算は最初から const fn にしておくと選択肢が広がる。マクロが「コードを生成」するのに対し、const fn は「値を生成」する道具。