rust初心者がmoveではまった

rustでツールを作成する際にはまった箇所をメモしておく。
以下のドキュメントを参照しながら自分の理解をまとめる。

The Rust Programming Language 日本語版 - The Rust Programming Language 日本語版

何にはまったのか？

結論から言うと、値の所有権を理解していなかったためコンパイルに失敗した。
自分がコンパイルエラーを出したコードは以下のような構造になっていた。

struct Sample{
    name: String,
    num: u32,
}

fn main() {
    let mut samples: Vec<Sample> = Vec::new();
    for i in 1..4{
        samples.push(Sample{
            name: String::from("sample"),
            num: i,
        });
    }

    for sample in samples{
        println!("sample num:{}", sample.num);
    }

    println!("sample[2] name:{}, num:{}", samples[2].name, samples[2].num);

}

コンパイルエラーが以下。

   Compiling move-sample v0.1.0 (/root/git/move-sample)
error[E0382]: borrow of moved value: `samples`
  --> src/main.rs:19:43
   |
7  |     let mut samples: Vec<Sample> = Vec::new();
   |         ----------- move occurs because `samples` has type `Vec<Sample>`, which does not implement the `Copy` trait
...
15 |     for sample in samples{
   |                   ------- `samples` moved due to this implicit call to `.into_iter()`
...
19 |     println!("sample[2] name:{}, num:{}", samples[2].name, samples[2].num);
   |                                           ^^^^^^^ value borrowed here after move
   |
note: `into_iter` takes ownership of the receiver `self`, which moves `samples`
  --> /rustc/eb26296b556cef10fb713a38f3d16b9886080f26/library/core/src/iter/traits/collect.rs:271:18
help: consider iterating over a slice of the `Vec<Sample>`'s content to avoid moving into the `for` loop
   |
15 |     for sample in &samples{
   |                   +

これはエラーメッセージの通り、「move occurs because samples has type Vec<Sample>, which does not implement the Copy trait」であり、解決手段は「for sample in &samples{」なのだが、これがどういうことなのか初心者なりに調べてみた。

値の所有権

rustの値には所有権という概念が存在する。ドキュメントによると以下のルールである。

所有権規則

Rustの各値は、所有者と呼ばれる変数と対応している。

いかなる時も所有者は一つである。

所有者がスコープから外れたら、値は破棄される。

例えば、以下のように書くと値「1」の所有者は「num」ということになる。

let num:u32 = 1;

値のcopyとmove

以下のように書くと変数xの値が変数yにコピーされ、yとxどちらを参照しても同じ値が入っているというのは、どの言語でもほとんど共通の処理だと思う。

x = 1;
y = x;

上記はrustでも同様の意味になる。これをcopyという。
だが、rustでは同じ意味にならないことがある。それが以下の例だ。

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

この場合は、s1の値はs2にコピーされない。所有者s1が持っていた値は所有者s2のものとなる。これをmoveという。
値の所有者は一つというルールがあるので、この処理の後にs1は値を所有していない。そのため、これ以降の処理でs1を参照しようとするとコンパイルエラーになる。
また所有者の変更は代入のように記述した場合だけではない。関数に値を渡したときやforループでinto_iter()で値を渡した時にも所有者の変更が行われる。

moveかcopyか

=で値のやり取りをする場合でも数値を扱う場合はcopyで、文字列を扱う場合はmoveと、意味合いが異なっているが、それは扱う値の型に依存している。ドキュメント曰く以下の型はcopyを使用できる。

あらゆる整数型。u32など。

論理値型であるbool。trueとfalseという値がある。

あらゆる浮動小数点型、f64など。

文字型であるchar。

タプル。ただ、Copyの型だけを含む場合。例えば、(i32, i32)はCopyだが、 (i32, String)は違う。

今回の失敗

今回のコンパイルエラーの原因は、copyできない値をforで処理しようとしたことだ。
以下のコードでは、暗黙的にinto_iter()が呼び出され、samplesの各要素の参照ではなく値を返す処理が行われてしまう。

for sample in samples{

そのため以下で参照しようと際に値を所有していないのでコンパイルエラーになった。

println!("sample[2] name:{}, num:{}", samples[2].name, samples[2].num);

修正

これの修正はコンパイルエラーにも記述されているが、各要素の参照を返すように記述すればよい。

for sample in &samples{

まとめ

コンパイルエラーを通して、rustのmoveとcopyの概念を理解した()。

この記事を書いた後で気が付いたが、rustの所有権に関する記事はQiitaなどにいくつもあるようだ。
それだけ所有権の話はrustを使う上で重要という事なのだろう。

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