Box、スタックとヒープ

Rustにおいて、すべての値はデフォルトでスタックに割り当てられます。Box<T>を作成することで、値を ボックス化 、すなわちヒープ上に割り当てることができます。ボックスとは正確にはヒープ上におかれたTの値へのスマートポインタです。ボックスがスコープを抜けると、デストラクタが呼ばれて内包するオブジェクトが破棄され、ヒープメモリが解放されます。

ボックス化された値は*演算子を用いてデリファレンスすることができます。これにより一段と直接的な操作が可能になります。

use std::mem;

#[allow(dead_code)]
#[derive(Debug, Clone, Copy)]
struct Point {
    x: f64,
    y: f64,
}

// 長方形は左上の角と右下の角がどこにあるかによって特定できます。
#[allow(dead_code)]
struct Rectangle {
    top_left: Point,
    bottom_right: Point,
}

fn origin() -> Point {
    Point { x: 0.0, y: 0.0 }
}

fn boxed_origin() -> Box<Point> {
    // このPointをヒープ上に割り当て、ポインタを返します。
    Box::new(Point { x: 0.0, y: 0.0 })
}

fn main() {
    // （以下では型を全て明示していますが、必須ではありません。）
    // この変数ははすべてスタック上に割り当てられます。
    let point: Point = origin();
    let rectangle: Rectangle = Rectangle {
        top_left: origin(),
        bottom_right: Point { x: 3.0, y: -4.0 }
    };

    // ヒープ上に割り当てられたRectangle
    let boxed_rectangle: Box<Rectangle> = Box::new(Rectangle {
        top_left: origin(),
        bottom_right: Point { x: 3.0, y: -4.0 },
    });

    // 関数の返り値をボックス化。
    let boxed_point: Box<Point> = Box::new(origin());

    // 間にもう一つポインタを挟みます。
    let box_in_a_box: Box<Box<Point>> = Box::new(boxed_origin());

    println!("Point occupies {} bytes on the stack",
             mem::size_of_val(&point));
    println!("Rectangle occupies {} bytes on the stack",
             mem::size_of_val(&rectangle));

    // ボックスのサイズはポインタのサイズに等しい。
    println!("Boxed point occupies {} bytes on the stack",
             mem::size_of_val(&boxed_point));
    println!("Boxed rectangle occupies {} bytes on the stack",
             mem::size_of_val(&boxed_rectangle));
    println!("Boxed box occupies {} bytes on the stack",
             mem::size_of_val(&box_in_a_box));

    // `boxed_point`の保持するデータを`unboxed_point`にコピーします。
    let unboxed_point: Point = *boxed_point;
    println!("Unboxed point occupies {} bytes on the stack",
             mem::size_of_val(&unboxed_point));
}