Rc ― 複数の所有者を持つ

導入

所有権の大原則は「所有者は1人だけ」でした。しかし現実には「1つのデータを複数の場所で共有したい」ことがあります。たとえば、複数のリストが末尾を共有するグラフ構造。この「共有所有」を可能にするのが Rc<T>（Reference Counted＝参照カウント）です。

説明

Rc<T> は、同じデータを指す所有者が何人いるかを数え（参照カウント）、最後の1人がいなくなったときに解放します。

use std::rc::Rc;

fn main() {
    let a = Rc::new(String::from("shared"));   // 参照カウント = 1
    println!("count = {}", Rc::strong_count(&a));  // 1

    let b = Rc::clone(&a);   // 所有者が増える。データは複製せず、カウントを +1
    println!("count = {}", Rc::strong_count(&a));  // 2

    {
        let c = Rc::clone(&a);   // カウント +1
        println!("count = {}", Rc::strong_count(&a));  // 3
    }   // c がスコープを抜ける → カウント -1

    println!("count = {}", Rc::strong_count(&a));  // 2

    // a と b はどちらも同じ "shared" を指している
    println!("{a} {b}");
}   // a, b が消え、カウントが 0 になった瞬間にヒープが解放される

• Rc::new(値) … 参照カウント付きでヒープに確保。カウントは1から。
• Rc::clone(&a) … データは複製しません。ポインタを共有し、カウントを+1するだけ（だから軽い）。第4章の String::clone（実データをコピー）とは意味が違うので注意。
• 所有者（Rc）がスコープを抜けるたびカウントが-1され、0になった瞬間にデータが解放されます。

graph LR
    subgraph stack["スタック（3人の所有者）"]
        a["a"]
        b["b"]
        c["c"]
    end
    subgraph heap["ヒープ（カウント付き）"]
        d["'shared'（count = 3）"]
    end
    a --> d
    b --> d
    c --> d

Rc のおかげで「1つのデータを複数から共有し、全員が使い終わったら自動で解放」が安全にできます。これも実行時のGCではなく、カウントの増減という軽い仕組みで実現しています。

注意：Rc<T> は不変の共有です（読むだけ）。しかも Rc はシングルスレッド専用です（マルチスレッドで共有するには、スレッド安全版の Arc を使います——後述）。「共有しつつ書き換えたい」場合は、次の RefCell と組み合わせます。

試すには

Rc::clone(&a) はデータをコピーせずカウントを増やすだけ、という点が肝です。Rc::strong_count でカウントの増減を追うと、「最後の所有者が消えたら解放」という仕組みが目で見えます。共有所有が必要な木・グラフ構造でよく使います。