松本侑真 — #仕様確認

所有権まわりの話

Mon, 17 Nov 2025 00:29:30 GMT

文字列に関する型

`char`

意味：1文字（Unicodeスカラー値）
サイズ：常に4バイト（UTF-32的な表現）
性質：プリミティブ型でありCopy。
用途：1文字だけを使いたいとき

// main.rs
let c: char = 'あ';
println!("{}", c)

`str`

意味：UTF-8 バイト列としてエンコードされた文字列全体
サイズ：コンパイル時にはわからない可変長
性質：自身はSizedではないので、必ず参照型（&str）として扱う
用途：複数の文字をまとめて扱いたいとき

let s: &str = "こんにちは";
let s = String::from(s);

for b in s.chars() {
    println!("{} {:x?}", b, b.to_string().as_bytes());
}

変数の代入

文字列を例にして変数の代入時に生じていることを理解する。

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

変数s1は、文字列リテラルhelloから作られるString型の変数である。 :::note 文字列リテラルは読み取り専用・固定長であり、その型は&'static strと表される。 :::

s1をs2に代入すると、String型のデータがコピーされる。

所有権と関数

:::tip[引数としての変数] 関数の引数に変数を渡すと、変数の代入のようにムーブやコピーされる。したがって、関数の引数として元となったものは使えなくなる。

Copy Traitなオブジェクトであればムーブをしないため、元の変数はそのまま利用できる。 :::

fn main() {
    let s = String::from("hello");  // sがスコープに入る

    takes_ownership(s);
    println!("{}", s); // コンパイルエラー

    let x = 5; // i32

    makes_copy(x);
    println!("{}", x) // i32はCopy Traitなのでmoveされない
}

fn takes_ownership(some_string: String) {
    println!("{}", some_string);
}

fn makes_copy(some_integer: i32) {
    println!("{}", some_integer);
}

参照

Mon, 17 Nov 2025 00:29:30 GMT

参照を理解する

参照とは、ある値へのポインタを保持することである。そのポインタを利用して、値を書き換えたり読み取ったりできる。

Rustでは参照周りのルールが複雑だが、それは危ない操作を防ぐために必要なものである。

参照のルールのお気持ち

データ競合可能性の排除

データ競合が発生しうるコードのコンパイルを防ぐため、参照にはいくつかの制約がある。

具体的には以下の3つの条件を同時に満たす場合にデータ競合が発生しうる。

2つ以上のポインタが同じデータに同時にアクセスする。
少なくとも1つのポインタがデータに書き込みを行っている。
データへのアクセスを動悸する機構が使用されていない。

ダウンリングポインタの排除

ダウンリングポインタとは、他人に渡されてしまった可能性のあるメモリを指すポインタのことである。その箇所へのポインタを保持している間に、メモリを開放してしまうことで発生する。

Rustでは、ダウンリングポインタが発生しないように設計されているため、ポインタが指す値が必ず存在することが保証される。

参照のルール

実装でお気持ちを実際に確認してみる

複数の可変参照の禁止

同じスコープで同時に2つの可変参照を持つことはできない。

let mut s = String::from("hello");

let r1 = &mut s;
let r2 = &mut s; // E0499

println!("{}, {}", r1, r2);

:::note[お気持ち] r1とr2が同じデータを指しているため、どちらかがデータを書き換えた場合にもう一方の参照が不正になる可能性がある。 :::

可変参照と普遍参照が同時に存在することの禁止

同じスコープで可変参照と普遍参照を同時に持つことはできない。

let mut s = String::from("hello");

let r1 = &s;
let r2 = &s; // 不変参照は同時に存在してOK
let r3 = &mut s; // E0502

println!("{}, {}", r1, r2);

:::note[お気持ち] 不変参照をしているr2 (r1はすでに所有権を失っている) から見ると、sが書き換わることを想定していない。裏でs3がこっそりsを書き換えられる可能性があり、不変参照の直感に反するので禁止。 :::

関数を使った例

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

  let word = first_word(&s);

  s.clear(); // E0502

  println!("The first word is {}", word);
}

first_word()関数はsを不変で借用している。そのあとのs.clear()では、sを可変参照しようとしているため、エラーになる。

clear()の実装：

pub fn clear(&mut self) {
    self.vec.clear()
}

宙に浮いた参照の排除

fn main() {
    let reference_to_nothing = dangle();
}

// E0106
fn dangle() -> &String {
    let s = String::from("hello");

    &s
}

E0106のエラーメッセージは、ライフタイムに関するものであり、まだ知らない機能である。

:::note[お気持ち] dangle()の返り値は&sであり、sはdangle()内部で作られた変数である。つまりdangle()が終了した時点でsはスコープを抜けて解放される。

返り値&sはmain()で扱えることになってしまい、その後もsを指し続けることになる。その結果として、main()関数内で存在しないメモリを指す参照を扱うことになり、危険である。 :::

解決法

Stringを直接返すことで解決する：

fn no_dangle() -> String {
    let s = String::from("hello");

    s
}

所有権がMoveされるので、関数を抜けたあとでも問題なく変数s（から所有権が移ったもの）を扱える。

参照周りの話

Mon, 17 Nov 2025 00:29:30 GMT

可変参照に対してメソッドを呼ぶとき

String型の変数に対して、push_strメソッドを呼ぶことができる。

fn main() {
    let mut s = String::from("Hello");
    s.push_str("World");
    println!("{}", s);
}

可変参照を使うと次のようにも書ける。

fn main() {
    let mut s = String::from("Hello");
    let r = &mut s;
    r.push_str("World");
    println!("{}", r);
}

ここで疑問なのが、push_strメソッドはString型で実装されているので、参照型に対する挙動がどうなっているのか、ということである。

`push_str`の実装

push_strの実装は以下のようになっている。

pub fn push_str(&mut self, string: &str) {
    self.vec.extend_from_slice(string.as_bytes())
}

つまりおおざっぱに書くとこんな感じになっている。

impl String {
    fn push_str(&mut self, string: &str) { ... }
}

push_strは、&mut selfを受け取るメソッドとなっている。

&mut selfの概念はまだ出てきていないのでわからないが、おそらく、「可変参照を通して自分自身を引数に取る」ということを意味している。

ChatGPTによると、Rustのメソッド呼び出し糖衣構文と言うらしく、mut s: Stringの変数に対しては、自動で&mut sが渡されるらしい。

何にせよ、push_strはString型で実装されているものであるので、some_string: &mut Stringに対して、some_string.push_str()と呼び出したときの挙動については別の話になる。

参照外し

参照型についてこのメソッドを呼ぶ際には、参照外し (deref) が自動的に行われる。 Rustでは、「参照に外してメソッドを呼ぶ」とき、自動で参照外しして本体にアクセスする。

つまり、&mut String -> Stringへと自動的に参照外し：*が適用される。そのため実際には、

(*some_string).push_str("World");

と同じ意味になり、可変なString変数が渡されるようになる。

スライス

Mon, 17 Nov 2025 00:29:30 GMT

スライスを理解する

基本事項

スライスは常に参照として使わなければいけない。

すなわちスライスは必ず元データの所有権を持たない。

以下が基本的な使い方である。

let array = [1, 2, 3, 4, 5];
let slice = &array[1..4]; // arrayのインデックス1から3までのスライスを取得

次のコードはコンパイルエラーになる。

let array = [1, 2, 3, 4, 5];
let slice = array[1..4];

これはスライスを値として扱おうとしていることから、コンパイルエラーが発生する。

Info

Rustでは任意長のデータ型 Rust - strが引数/戻り値で使えない理由について

Rustの文字列

Mon, 17 Nov 2025 00:29:30 GMT

これを読んでみる

&strとStringを理解しようと思ったらsliceやmutを理解できてないことに気づいた話

Rustの&strや&[T]はどこを参照しているのか

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