Box、スタック、ヒープ

Rust のすべての値は、デフォルトでは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 Box 化 （ヒープに割り当て）できます。Box は、ヒープに割り当てられた型 T の値へのスマートポインタです。Box がスコープ外に出ると、そのデストラクタが呼び出され、内部のオブジェクトが破棄され、ヒープ上のメモリが解放されます。

Box 化された値は * 演算子を使って参照外しできます。これにより、間接参照の層が 1 つ取り除かれます。

use std::mem;

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

// Rectangle は、その左上と右下の角が空間内のどこにあるかで指定できます
#[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> {
    // この点をヒープ上に割り当て、それへのポインタを返します
    Box::new(Point { x: 0.0, y: 0.0 })
}

fn main() {
    // （すべての型注釈は余分です）
    // スタックに割り当てられた変数
    let point: Point = origin();
    let rectangle: Rectangle = Rectangle {
        top_left: origin(),
        bottom_right: Point { x: 3.0, y: -4.0 }
    };

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

    // 関数の出力は Box 化できます
    let boxed_point: Box<Point> = Box::new(origin());

    // 二重の間接参照
    let box_in_a_box: Box<Box<Point>> = Box::new(boxed_origin());

    println!("Point はスタック上で {} バイトを占有します",
             mem::size_of_val(&point));
    println!("Rectangle はスタック上で {} バイトを占有します",
             mem::size_of_val(&rectangle));

    // Box のサイズ == ポインタのサイズ
    println!("Box 化された Point はスタック上で {} バイトを占有します",
             mem::size_of_val(&boxed_point));
    println!("Box 化された Rectangle はスタック上で {} バイトを占有します",
             mem::size_of_val(&boxed_rectangle));
    println!("Box 化された Box はスタック上で {} バイトを占有します",
             mem::size_of_val(&box_in_a_box));

    // `boxed_point` に含まれるデータを `unboxed_point` にコピーします
    let unboxed_point: Point = *boxed_point;
    println!("Box から取り出された Point はスタック上で {} バイトを占有します",
             mem::size_of_val(&unboxed_point));
}