参照と借用 ― & で貸す

導入

「所有権を渡す（ムーブ）」のではなく、「ちょっと見せて（貸して）、使い終わったら返す」ができれば、前章の悩みは消えます。これが参照です。記号 & を使います。

説明

前章でムーブしてしまった関数を、参照で書き直します。

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

    let n = calc_length(&s);      // &s ＝「s を貸す」。所有権はムーブしない

    println!("'{s}' の長さは {n}");  // s はまだ使える！
}

fn calc_length(text: &String) -> usize {   // &String ＝「String を借りる」型
    text.len()
}   // ← text はスコープを抜けるが、借りていただけなので何も解放しない

• &s … 「s への参照」を作ります。所有権は渡さず、s を貸すだけ。この行為を 借用（borrowing） と呼びます。
• text: &String … 関数は String を借りている（所有していない）ことを型で表します。
• 関数が終わっても、text は借り物なのでヒープを解放しません。所有者はあくまで main の s。だから main に戻っても s は健在です。

参照は「ヒープデータそのもの」ではなく「所有者を指すポインタ」だと考えるとしっくりきます。

graph LR
    subgraph stack["スタック"]
        text["text（&String・借用）"]
        s["s（String・所有者）"]
    end
    subgraph heap["ヒープ"]
        d["h | e | l | l | o"]
    end
    text -->|指す| s
    s -->|所有| d

text は s を指し、s がヒープを所有する。だから借用中にヒープが勝手に解放される心配はありません（所有者 s が生きている限り、データは有効）。

このように「所有権を渡さずに値へアクセスする参照を作ること」が借用です。既定の & で作る参照は 不変（読み取り専用） で、借りた値を書き換えることはできません。書き換えたいときは次のレッスンの &mut を使います。

試すには

前章のムーブでエラーになったコードを、関数の引数を &s／&String に変えるだけで解決できます。clone() のようなコピーコストもかかりません。「渡す」を「貸す」に変えるだけ——この置き換えを体に染み込ませましょう。