Rust言語のCSVファイルを読み込む練習問題を解決したい

Question

以下のPythonコードに相当するものをRust言語で書こうとしています。

data = []
for line in open('data.csv'):
    data.append(line.split(','))

print('input row number: ', end='')
r = int(input())
print('input column number: ', end='')
c = int(input())

print(data[r][c])

data.csvを1行ずつ読み込んで,2次元のリストに格納し,入力された行番号・列番号に対応するデータを出力するプログラムです。
以下のようなRustコードを書きましたがRustの所有権の問題で当然コンパイルエラーとなります。

use std::fs::File;
use std::io::{BufRead, BufReader};

fn main() -> std::io::Result<()> {
    let mut data: Vec<Vec<&str>> = Vec::new();
    for line in BufReader::new(File::open("data.csv")?).lines() {
        data.push(line?.split(',').collect::<Vec<_>>());
    }

    //以下に行番号・列番号の入力を受け付けてデータを出力するコードを書く...
    //...
    //...

    Ok(())
}

エラーメッセージ

error[E0597]: borrowed value does not live long enough
  --> Csv.rs:7:19
   |
7  |         data.push(line?.split(',').collect::<Vec<_>>());
   |                   ^^^^^                                - temporary value dropped here while still borrowed
   |                   |
   |                   temporary value does not live long enough
...
15 | }
   | - temporary value needs to live until here
   |
   = note: consider using a `let` binding to increase its lifetime

error: aborting due to previous error

For more information about this error, try `rustc --explain E0597`.

Boxを使ったりしてどうにか所有権の問題を回避しようとしましたが,自分の力量ではうまくできませんでした。
ファイル内のデータを一気に全部読みだした後に、読みだした文字列を適切に切り分けて2次元のベクタを生成する等の別の方法があるとは思いますが、
上記のプログラムのように一行ずつデータを読み込みながら,2次元のベクタを生成する方法を知りたいです.
以上よろしくお願いします。

Answer 1

こんにちは。

ひとまず動くようにする方法を紹介すると、data の型を Vec<Vec<String>> と &str ではなく String を保持するようにし、残りのプログラムも適当に書き換えるとコンパイルが通るようになります。

use std::fs::File;
use std::io::{BufRead, BufReader};

fn main() -> std::io::Result<()> {
    let mut data: Vec<Vec<String>> = Vec::new();
    for line in BufReader::new(File::open("data.csv")?).lines() {
        // `&str` から `String` に変換する
        data.push(line?.split(',').map(String::from).collect::<Vec<_>>());
    }

    //以下に行番号・列番号の入力を受け付けてデータを出力するコードを書く...
    //...
    //...

    Ok(())
}

少し解説を加えます。
Rustの文字列にはデータを所有する String と、データ（の一部）を参照する &str があります。
今回は &str の参照とライフタイムの問題でした。

元のコードでは、まず for 内で1行読み、String 型の値 line を確保しています。

for {
    line: String
      |
      v
    +---+---+---+---+---+
    | a | , | b | , | c |
    +---+---+---+---+---+
}

そのあとに split でそのデータを参照した &str を作っていました。

for {
    line: String
      |
      v
    +---+---+---+---+---+
    | a | , | b | , | c |
    +---+---+---+---+---+
    ^   ^   ^   ^   ^   ^
    +---+   +---+   +---+
    |       |       |
  tmp1     tmp2   tmp3
    |       |       |
    +-------+-------+
            |
       splitで生成した参照
}

これは、 line のデータを参照しているので line のライフタイムである for 内までしか生存しません。

for {
    line: String
      |
      v
    +---+---+---+---+---+
    | a | , | b | , | c |
    +---+---+---+---+---+
    ^   ^   ^   ^   ^   ^
    +---+   +---+   +---+
    |       |       |
  tmp1     tmp2   tmp3
    |       |       |
    +-------+-------+
            |
       splitで生成した参照

    // <-- ここで終わり
}

しかし、この参照を for 内より長生きする data に保管しようとするのでエラーになっています。

data

for {
    line: String
      |
      v
    +---+---+---+---+---+
    | a | , | b | , | c |
    +---+---+---+---+---+
    ^   ^   ^   ^   ^   ^
    +---+   +---+   +---+
    |       |       |
  tmp1     tmp2   tmp3
    |       |       |
    +-------+-------+
            |
       splitで生成した参照

    // <-- ここで終わり
}


// <- dataはmainの末尾まで生きる

なので参照をやめて、新たに String にデータを所有させるようにするのがこの提案です。

for {
    line: String
      |
      v
    +---+---+---+---+---+
    | a | , | b | , | c |
    +---+---+---+---+---+
      |       |       |
      |       |       +---+
      |       +---------+ |
      +--------------+  | |
                     |  | |
               +---+ |  | |
tmp1: String ->| a |<+  | |
               +---+    | |
               +---+    | | データをコピー
tmp2: String ->| b |<---+ |
               +---+      |
               +---+      |
tmp3: String ->| c |<-----+
               +---+

    // このあと `data` にムーブする
}

一見コピーが走って無駄なように見えますが、Pythonの方の実装も同じような挙動をしているはずです。
Rustの split が効率的すぎるだけです。

蛇足ですが、 line を長生きする別の場所に一旦退避してから split をとれば文字列データのコピーなく2次元ベクタを生成することもできます。
しかしこれは質問の内容に反しますね。

use std::fs::File;
use std::io::{BufRead, BufReader};

fn main() -> std::io::Result<()> {
    // `data` は `&str` に戻った
    let mut data: Vec<Vec<&str>> = Vec::new();
    // データの一時退避場所を用意する
    let mut preserve: Vec<String> = Vec::new();
    for line in BufReader::new(File::open("data.csv")?).lines() {
        preserve.push(line?);
    }
    // // forの中身がシンプルになったので上記は以下でもよい
    // let preserve = BufReader::new(File::open("data.csv")?)
    //     .lines()
    //     .collect::<std::io::Result<Vec<_>>>()?;

    for line in &preserve {
        // `preserve` のおかげでライフタイムが伸びて、エラーが出ない
        data.push(line.split(',').collect::<Vec<_>>());
    }
    //以下に行番号・列番号の入力を受け付けてデータを出力するコードを書く...
    //...
    //...

    Ok(())
}

蛇足も含めて参考になれば幸いです。

Comments

[sanagif]

ご丁寧な解説ありがとうございます。
とても参考になりました。