Rust入門の最大の山が「所有権・借用・ライフタイム」です。コンパイル時にメモリ安全性を保証するこのモデルを理解すれば、Rustの世界が一気に開けます。本記事では、3つの概念を図解的にわかりやすく解説します。
所有権（Ownership）の3つのルール
- 各値には1つの所有者がある
- 所有者がスコープを抜けると値は解放される
- 所有権はmoveで移動する（参照の手渡し）
let s1 = String::from("hello");
let s2 = s1; // 所有権がs2へmove
// println!("{}", s1); // ← エラー：s1は使えない「コピーじゃないの？」と感じるかもしれませんが、これがメモリ二重解放を防ぐ仕組みです。i32などCopyトレイトを実装する型は例外的にコピーされます。
借用（Borrow）
所有権を渡さずに「参照（&）」で借りるのが借用です。&Tが不変借用、&mut Tが可変借用です。
fn print_len(s: &String) { // 借用
println!("{}", s.len());
}
let s = String::from("hello");
print_len(&s); // 借用
println!("{}", s); // sはまだ使える借用のルール
- 同時に複数の不変借用はOK
- 可変借用は1つだけ
- 不変借用と可変借用は同時に存在できない
これによりデータ競合がコンパイル時に防がれます。
ライフタイム（Lifetime）
参照が指し示す値が「いつまで生きているか」をコンパイラに伝える注釈です。多くの場合は省略可能（lifetime elision）。
fn longest<'a>(x: &'a str, y: &'a str) -> &'a str {
if x.len() > y.len() { x } else { y }
}'aは「xとyが両方有効な期間」を表し、返り値もその期間内で有効であることを保証します。
よくあるパターン
- 関数の引数は基本的に借用（&T、&mut T）
- 所有権を渡したい時だけ T（move）を渡す
- 構造体に参照を持たせる時はライフタイム明示が必要
- 長く保持したい時はString・Box・Rc・Arcで所有権を持つ
所有権が拒否された時の対処
- cloneして所有権を回避（許される範囲で）
- 関数シグネチャを&T借用に変更
- 所有権を返す設計に変える
- Rc/RefCellで動的な所有関係を表現
まとめ
所有権・借用・ライフタイムは「メモリ安全性を実行時オーバーヘッドなしで保証する」Rust独自の仕組みです。最初は厳しい制約に感じますが、慣れればGCなし・データ競合なし・速いという特性が当たり前に得られます。最初の壁を越えれば、Rustが書きやすくなります。
