Serde: Rustのシリアライズ・デシリアライズフレームワーク

serdeserde

Serde は Rust エコシステムの中核ライブラリで、効率的かつ汎用的なシリアライゼーションとデシリアライゼーションのフレームワークを提供します。その名称は「Serialization（シリアライゼーション）」と「Deserialization（デシリアライゼーション）」の組み合わせに由来しています。

主な特徴

汎用性: JSON、YAML、TOML、MessagePack など複数のデータ形式をサポート
ゼロコスト抽象化: コンパイル時に生成されるコードは手書きコードと同等の効率性
柔軟性: シリアライズ・デシリアライズ動作をカスタマイズ可能
強力な型システム: Rustの型システムを活用してデータ整合性を確保
広範な採用: Rustエコシステムにおけるデータ交換の標準ライブラリとして定着

動作原理

Serde の中核は中間表現（Intermediate Representation）設計で、シリアライズとデシリアライズのプロセスを2段階に分けます:

シリアライズ: Rustデータ構造 → 共通中間表現 → 対象形式
デシリアライズ: 入力形式 → 共通中間表現 → Rustデータ構造

この設計により、Serdeを使用するアプリケーションを変更せずに新しいデータ形式を追加できます。

基本的な使い方

依存関係の設定

[dependencies]
serde = { version = "1.0", features = ["derive"] }
serde_json = "1.0" # または serde_yaml、toml などの他の形式ライブラリ

派生マクロの使用

構造体に自動的にシリアライズ・デシリアライズ特性を実装する最も一般的な方法:

use serde::{Serialize, Deserialize};

#[derive(Serialize, Deserialize, Debug)]
struct Point {
    x: i32,
    y: i32,
}

fn main() {
    let point = Point { x: 1, y: 2 };

    // PointをJSON文字列に変換
    let serialized = serde_json::to_string(&point).unwrap();
    println!("シリアライズ結果: {}", serialized); // 出力: {"x":1,"y":2}

    // JSON文字列からPointに変換
    let deserialized: Point = serde_json::from_str(&serialized).unwrap();
    println!("デシリアライズ結果: {:?}", deserialized); // 出力: Point { x: 1, y: 2 }
}

属性によるカスタマイズ

Serde は豊富な属性でシリアライズ動作をカスタマイズ可能:

#[derive(Serialize, Deserialize, Debug)]
struct User {
    #[serde(rename = "user_id")]
    id: u64,
    
    #[serde(default)]
    name: String,
    
    #[serde(skip_serializing_if = "Option::is_none")]
    email: Option<String>,
    
    #[serde(skip)]
    temporary_data: usize,
}

サポートデータ形式

Serde は様々なデータ形式と統合可能で、各形式に独立したcrateが存在:

serde_json: JSON形式
serde_yaml: YAML形式
toml: TOML形式
bincode: バイナリ形式
postcard: スペース最適化バイナリ形式
rmp/rmp-serde: MessagePack形式
ciborium: CBOR形式
...その他の形式

高度な使い方

手動での特性実装

特殊な要件には、SerializeとDeserialize特性を手動実装可能:

use serde::{Serialize, Serializer, Deserialize, Deserializer};

struct MyType {
    // フィールド...
}

impl Serialize for MyType {
    fn serialize<S>(&self, serializer: S) -> Result<S::Ok, S::Error>
    where
        S: Serializer,
    {
        // カスタムシリアライズロジック
    }
}

impl<'de> Deserialize<'de> for MyType {
    fn deserialize<D>(deserializer: D) -> Result<Self, D::Error>
    where
        D: Deserializer<'de>,
    {
        // カスタムデシリアライズロジック
    }
}

型マッピング

異なるデータ表現間でマッピングを作成可能:

#[derive(Serialize, Deserialize)]
#[serde(remote = "chrono::DateTime<chrono::Utc>")]
struct DateTimeRef {
    #[serde(with = "chrono::serde::ts_seconds")]
    pub inner: chrono::DateTime<chrono::Utc>,
}

学習リソース

Serde は機能豊富なライブラリで、本稿は基礎のみをカバーしています。Serdeを最大限活用するには:

Serde公式ドキュメントで詳細なAPIと例を確認
GitHubリポジトリでソースコードと最新更新をチェック

まとめ

Serde はRustエコシステムの基盤ライブラリとして、データ交換に強力で柔軟なツールを提供します。Serdeを習得することで、様々な形式のデータ交換要件を容易に処理でき、アプリケーションをより強力で相互運用可能にできます。

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