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enumの振る舞いは`impl`に閉じ込める — バリアント追加の影響範囲と式の問題

TL;DR​

  • enumの振る舞いは impl Enum { fn ... { match self { ... } } } に置く。呼び出し側はメソッドを呼ぶだけにして match を散らさない。
  • これでバリアント追加時の修正は impl の中に局所化される。ただし消えはしない：impl 内のメソッド数だけ match を直す（式の問題）。
  • 呼び出し側でどうしても match するなら _ => を書かない。網羅性チェックがバリアント追加時の修正箇所を全部教えてくれる。
  • 公開APIのenumにバリアントを足すのは破壊的変更。ライブラリ境界では #[non_exhaustive]。

このドキュメントの射程​

  • 閉じた集合をenumで表現したあと、「バリアントを足すたびに全 match を直す」というコストをどこまで減らせるか。
  • 対象外：dyn Trait との性能比較、enum_dispatch 等のマクロの使い方。

原因​

enumは閉じた集合であり、バリアントは型ではない。そのため「このバリアントだけを受け取る関数」は書けず、振る舞いは必ず match を通る。match を書く場所が呼び出し側に散っていると、バリアント追加のたびにコードベース全体を触ることになる。

背後にあるのは**式の問題（expression problem）**で、これは言語機能で消せないトレードオフ：

バリアント（型）追加操作（メソッド）追加
enum全メソッドを直す（impl に局所化できる）メソッドを1つ足すだけ
traitimplを1つ足すだけ全型のimplを直す

enumは「操作を足すのが安く、種類を足すのが高い」。3種類固定で操作が増えていくアプリケーションコードなら、enumが有利な側。

また match に _ => を書くと、新バリアントが黙って _ に吸い込まれてコンパイルが通ってしまい、網羅性チェックという enum 最大の武器を自分で捨てることになる。

解決​

enum Shape {
    Circle(f64),
    Rect(f64, f64),
}

// ✅ 振る舞いは impl に置く
impl Shape {
    fn area(&self) -> f64 {
        match self {
            Shape::Circle(r) => std::f64::consts::PI * r * r,
            Shape::Rect(w, h) => w * h,
        }
    }
}

// ✅ 呼び出し側はメソッドを呼ぶだけ → Triangle を足しても無傷
fn total(shapes: &[Shape]) -> f64 {
    shapes.iter().map(|s| s.area()).sum()
}

// ❌ 呼び出し側で match + ワイルドカード → 新バリアントが黙って通る
fn label(s: &Shape) -> &'static str {
    match s {
        Shape::Circle(_) => "circle",
        _ => "other",   // Triangle 追加時にここに落ちて気づけない
    }
}

// ✅ 呼び出し側で match するなら網羅的に書く（Clippy: wildcard_enum_match_arm）
fn label_ok(s: &Shape) -> &'static str {
    match s {
        Shape::Circle(_) => "circle",
        Shape::Rect(..)  => "rect",
    }
}

// ✅ ライブラリ境界：利用側に `_ =>` を強制し、バリアント追加を非破壊にする
#[non_exhaustive]
pub enum PublicShape {
    Circle(f64),
    Rect(f64, f64),
}

バリアントごとにstructを持ち、各structが同じtraitを実装している場合も、言語機能としては match なしにtraitメソッドへ委譲する手段はない。impl Trait for Enum の中に委譲の match を1つ書けば呼び出し側からは隠せる（手書きが辛ければ enum_dispatch 等のマクロ）。

まとめ​

  • 振る舞いは impl に、呼び出し側はメソッド呼び出しだけ。修正は impl 内に閉じる。
  • 式の問題は消えない。enumは「操作追加が安い」側を選んだということ。
  • _ => を書かない。#[non_exhaustive] は公開enumにだけ。

参考​