Solidity vs. Rust:必要な情報のすべて

SolidityとRustは、web3開発者がそれぞれEthereum Virtual Machine互換のブロックチェーンとSolana上でweb3アプリケーションを構築する際に使用する 主要なプログラミング言語です。EthereumとSolanaは、世界を代表するパブリックなスマートコントラクトベースのブロックチェーンの2つです。

この記事では、これら2つのweb3プログラミング言語について解説し、これらの強力なブロックチェーンでなぜ使われているのかを見ていきます。

Solidityとは

Solidityは、Ethereum上でスマートコントラクトを実装するためのオブジェクト指向・高水準・静的型付けのプログラミング言語で、Christian Reitwiessner氏が率いるEthereumの開発チームによって作られました。

用語について説明します。

• オブジェクト指向 - ロジックや関数ではなく、データとオブジェクトを中心にソフトウェア開発を行うプログラミングのアプローチ
• 高水準 - コンピュータのハードウェアアーキテクチャに依存しないことで、ソフトウェア開発をよりユーザーフレンドリーにする言語
• 静的型付け - コンパイル時にエラーと型をチェックする言語

Solidityは、Ethereum Virtual Machine（EVM）上で動作するよう設計されています。EVMは、仮想コンピュータのように動作してソフトウェアプログラムを実行するランタイム環境です。EVMが実行する「プログラム」はスマートコントラクトと呼ばれ、スマートコントラクトはSolidityで書かれます。

Solidityをサポートするブロックチェーン

Ethereumのほかに、Solidityをサポートするブロックチェーンには以下があります。

• Polygon - Ethereumのサイドチェーンで、開発者が低い取引手数料でスケーラブルな分散型アプリを構築できるようにします
• Arbitrum - 計算をEthereumメインネットの外に移すことで、取引手数料と取引の混雑を減らすことを目指すレイヤー2スケーリングソリューションです
• Optimism - オプティミスティックロールアップを使用して取引手数料とネットワークの混雑を減らす、EVM互換のレイヤー2ブロックチェーンです
• Polkadot - 相互運用可能なパブリックブロックチェーンで、Polkadotはそのパラチェーンを利用して異なるブロックチェーン（例：Astar）が互いにやり取りできるようにします
• Avalanche - Avalancheは、ブロックチェーンのトリレンマに対処することを目指すProof-of-Stakeブロックチェーンです。
• Celestial - Celestialは、Ethereum向けのデータ可用性ブロックチェーンで、取引の順序付けと公開を行いますが、計算は扱いません。
• Fuel - 実行をデータ可用性およびコンセンサスから分離することで、柔軟なスループットと最大限のセキュリティを実現するモジュラーブロックチェーンです

Rustとは

Rustは、型安全性とパフォーマンスに重点を置いた低水準・マルチパラダイムのプログラミング言語で、開発者が高速で堅牢なアプリケーションを構築できるようにします。

もう少し詳しく見ていきましょう。

• 低水準 - Rustはコンピュータのプロセッサに似たアーキテクチャを持ち、機械にとって効率的で高性能なコードを書きやすくします
• マルチパラダイム - 言語にはさまざまな種類（関数型、動的型、手続き型など）があり、マルチパラダイム言語は複数の種類を併せ持ちます

RustとSolana

Solanaはオープンソースのプログラム可能なブロックチェーンであり、これはEthereumと同様にスマートコントラクト（プログラム）の機能をサポートすることを意味します。ブロックタイムは400ミリ秒で、1秒間に50,000件の取引を処理できることから、世界最速のパブリックブロックチェーンとみなされることが多いです。

SolanaはCおよびC++での開発を許可していますが、コアのプログラミング言語としてはRustを使用しています。Solidityとは異なり、RustはSolanaのために特別に作られたものではなく、Solanaよりずっと以前から存在していました。しかし、その高性能な特徴から、コアプログラミング言語として選ばれました。

Rustを使ってSolana上で構築を始めるには、開発者はSolana RPCプロバイダーを見つけるだけで済みます。

Rustをサポートするブロックチェーン

Solanaのほかに、Rustまたは Rustベースのプログラミング言語をサポートするブロックチェーンには以下があります。

• Near - Nearはレイヤー1のProof of Stakeベースのブロックチェーンで、シャーディングを使ってスケーラビリティの問題を解決します。
• Aptos - Aptosはレイヤー1のブロックチェーンで、スマートコントラクトの実装にはRustをベースにしたプログラミング言語であるMoveを使用します。
• Sui - Suiはパーミッションレスブロックチェーンの最初の実装であり、Moveで書かれたスマートコントラクトを実行します。

Solidity対Rust

これらの言語が何であるかを確認したところで、このセクションでは両者を比較・対比していきます。

SolidityとRustの類似点は何ですか？

SolidityとRustが共有する主な類似点は、マルチチェーン互換性とチューリング完全性です。

1. マルチチェーン互換性

SolidityはEthereum専用に設計されたものですが、レイヤー2ブロックチェーン、サイドチェーン、モジュラーブロックチェーン、そしてPolkadotやAvalancheのようなEVM互換のレイヤー1ブロックチェーンもサポートしています。

同様に、RustはNearやSolanaを含むさまざまなブロックチェーンをサポートしており、MoveおよびSui言語に影響を与えたプログラミング言語でもあります。また、Polkadotのsubstrateフレームワークを使用したRust実装も存在します。

2. チューリング完全性

RustとSolidityはどちらもチューリング完全な言語です。チューリング完全な言語とは、複雑さにかかわらずあらゆる計算問題を解くことができる言語のことです。これは、アラン・チューリングが作ったチューリングマシンからプログラミング言語が受け継いだ特徴です。

SolidityとRustの違いは何ですか？

SolidityとRustの主な違いは、各プログラミング言語をサポートするブロックチェーンの違いを除けば、Solidityが高水準のオブジェクト指向言語であるのに対し、Rustは低水準のマルチパラダイム言語であるという点です。

1. 高水準対低水準

Solidityは高水準言語であり、コンピュータのシステムアーキテクチャから高度に抽象化されています。このため、Solidityは学習が容易であり使いやすく、よりユーザー志向の言語となっています。対照的に、Rustはコンピュータのハードウェアに近い低水準言語であり、優れたメモリ効率と速度を提供するため、より機械志向の言語となっています。

2. オブジェクト指向対マルチパラダイム

プログラミングパラダイムとは、特定の問題を解決する際に使用するアプローチやスタイルのことです。Solidityはオブジェクト指向のパラダイムを使って問題を解決するため、オブジェクト指向言語です。

一方、Rustはマルチパラダイム言語であり、これは問題解決にさまざまなパラダイムの使用を許可することを意味します。Rustがサポートするパラダイムには、オブジェクト指向、関数型、命令型などがあります。

Solidityの代わりにRustでアプリを構築する利点は何ですか？

Solidityの代わりにRustでweb3のアプリを構築する主な利点は2つあります。Rustのメモリ安全性の特性と高速性により、エンジニアにとってより安全な開発が可能になり、顧客にとってはより高性能なアプリが実現します。

1. メモリ安全性

メモリ安全性は、一部のプログラミング言語が持つ特性で、プログラマーが特定の種類のメモリ関連のエラーを起こすのを防ぎます。Rustは所有権と借用の原則を使ってメモリ安全性を実現しています。

Rustはコンパイル時にメモリ関連のバグを排除することでメモリ安全性を確保しており、これにより他のメモリセーフな言語のようにガベージコレクタを使用することなく、メモリ効率を実現しています。

2. 速度と高い出力

Rustは、高い出力とパフォーマンスを持つ分散型プログラムを作成する能力があり、これはスケールするアプリにとって不可欠な特徴です。Rustはガベージコレクタを使用せずにメモリ安全性を達成できるため、より効率的に動作します。

Solidityの代わりにRustでWeb3アプリを構築するトレードオフは何ですか？

Solidityと比較してRustでweb3アプリケーションを構築する主なトレードオフは2つあります。Rustのコンパイラはsolidityと比べて低速であることと、Rustは一般的に学習がより難しいことです。

1. コンパイルが遅い

Rustのコンパイラは低速です。Rustはコード生成にlow-level virtual machine（LLVM）を使用しており、これはRustのコードベースの大部分を占め、コンパイル中に機械語コードを再生成する際にかなりの時間を要します。大規模プロジェクトのプログラムコンパイルには10分以上かかることもあります。

2. 学習がより難しい

Rustの学習が難しい理由はいくつかありますが、その一つは他の言語とは異なるという点です。その独特な所有権と借用のシステムに慣れることは、威圧的に感じられることがあります。さらに、他の言語とは異なり、Rustのプログラムはコピー＆ペーストが難しく、コードベース全体をゼロから作成する必要があります。

Rustと比較してSolidityでアプリを構築する利点は何ですか？

Rustと比較してSolidityで分散型アプリケーションを構築する主な利点は2つあります。Solidityは学習が容易であること、そしてSolidity向けの開発者ツールがはるかに多いことです。

1. 学習が容易

Solidityは高水準言語であるため、そのコードは人間が読みやすく理解しやすく、また構文がJavascriptに似ているため、Javascriptを書いた経験のある開発者はSolidityの学習に苦労しないでしょう。

2. 豊富な開発者ツール

Solidityには優れた開発者ツールが数多く用意されており、安全なスマートコントラクト開発のためのオープンソースライブラリを提供するOpenZeppelinのようなプラットフォームのサポートを受けています。

Solidityには、オンラインIDEのRemixやローカル開発環境のHardhatなど、いくつかの開発環境（IDE）もあります。これらのIDEは、分散型アプリケーションの開発を容易にするツールと機能を提供します。

Rustと比較してSolidityでWeb3アプリを構築するトレードオフは何ですか？

Rustと比較してSolidityでweb3アプリケーションを構築する主なトレードオフは2つあります。Solidityの整数オーバーフローと静的解析の難しさが、開発者にとって構築を困難にしています。

1. 整数のオーバーフローとアンダーフロー

整数のオーバーフローまたはアンダーフローは、数値がデータ型に格納できる量（バイトサイズ）を超えたときに発生します。例えば、（0 - 1）は本来（-1）を返すはずですが、代わりにエラーが発生します。これは通常、Solidityの以前のバージョン、つまりsolidity 0.8より前のバージョンで発生します。

2. 静的解析の実施が難しい

静的解析とは、実際にコードを実行せずに解析しトラブルシューティングを行うプロセスです。この種のデバッグは、solidityのチューリング完全性という特徴により、コードの結果として起こりうる可能性が非常に多いため、困難です。

SolidityとRustのどちらで開発すべきですか

RustとSolidityはどちらも、スマートコントラクトとスケーラブルなアプリの構築をサポートするよう設計されています。したがって、この質問への答えは、あなたの好みと、どのブロックチェーンエコシステムで構築したいかによって決まります。