“うわさの「Rust」を覗いてみる”第三弾となる今回は、「The Rust Programming Language」を読みながら所有権の部分を覗いていきたいと思います。

所有権とは

ガベージコレクション（以下、GC）が無い言語では、自分でメモリを管理する必要があります。 シンプルなコードであれば管理しやすいですが、複雑なコードになると難しくなってきます。
それを自動的に管理してくれるのがGCなわけですが、Rustではメモリを自分で管理せずに、GCも使うことなく、 第三の新たな方法で管理します。

それが、所有権（Ownership）です。

新しい概念なので慣れまでに時間がかかるとのことですが、どんな仕組みなのか楽しみです。
この概念に触れるためにRustを覗き始めたようなものですから。

所有権のルール

所有権のルールは以下のように書かれています。

一つずつ見ていきます。

Rustのそれぞれの値は所有者と呼ばれる変数がある

所有権ではなく所有者（owner）です。 所有者は変数みたいですね。

どんなときも所有者は一人である

1つの値に対して、必ず所有者は一人になるようです。

所有者がスコープ外になったとき、値は削除（drop）される

所有者は変数なのでスコープを持っているらしく、そのスコープの外に出ると、 対応している値は自動的に削除されるようです。
スコープを上手く使ってメモリをコントロールする感じなんでしょうか。

実際にコードで確認する

では、実際にコードを書いて見ていきたいと思います。

fn main() {
    let s = String::from("hello");

    println!("{}", s);
}

ヒープにメモリを確保するためにString型を使っています。

参考元のサイトによると変数 s 自体はスタックに保持され、内容の hello がヒープに入るようです。

なので、アロケートしたメモリを開放する必要があります。

変数 s は、main関数を抜けるとスコープ外になります。

そのときに、Rustはdrop関数を自動的に呼び出しOSにメモリを返還してくれます。

便利ですね！

ムーブについて

次にムーブについて見ていきます。

fn main() {
    let x = 5;
    let y = x;

    println!("{}", y); // 5
}

このコードは、 x をとおして y に5を設定しているコードです。 すべてスタックに積まれます。

fn main() {
    let s1 = String::from("hello");
    let s2 = s1;

    println!("{}", s2); // hello 
}

では、String型の場合はどうでしょうか。

先ほどと同じく、 hello のデータ部分はヒープに入ります。

しかし、 s2 に代入しても、ヒープの中身はコピーされません。

つまり、 s1 と s2 からヒープ内の同じメモリ領域を参照している状態になるので、 s1 と s2 がスコープ外になるとRustはDrop関数を呼んで、二重解放してしまいそうなのですが・・・。

実際にはそうなりません。

fn main() {
    let s1 = String::from("hello");
    let s2 = s1;

    println!("{}", s1); // hello 
}

error[E0382]: borrow of moved value: `s1`
 --> src/main.rs:5:20
  |
2 |     let s1 = String::from("hello");
  |         -- move occurs because `s1` has type `String`, which does not implement the `Copy` trait
3 |     let s2 = s1;
  |              -- value moved here
4 |
5 |     println!("{}", s1); // hello
  |                    ^^ value borrowed here after move

エラーになり、 s1 が s2 に「ムーブされた」ので s1 が使えないことをコンパイラが検出してくれます。

なので、二重解放が起きないわけです。

note: 「shallow copy」と「deep copy」と「move」

「shallow copy」は、以下の図のように s1 と s2 から同じヒープ領域を参照している状態です。
実際にデータをコピーしないので、コピーコストが低くなります。

一方、「deep copy」は、実際にデータをコピーします。

そして、最後に今回みたムーブ（move）は、 s1 を無効化します。

この記事を書いた人

tkr2f事業開発部 web application engineer

2008年にアーティスへ入社。
システムエンジニアとして、SI案件のシステム開発に携わる。
その後、事業開発部の立ち上げから自社サービスの開発、保守をメインに従事。
ドメイン駆動設計（DDD）を中心にドメインを重視しながら、保守可能なソフトウェア開発を探求している。

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