参照から元の変数の所有権を得たい

Question

ある変数xの参照y = &xを用いて、(元のxを破棄しながら)xの所有権を得るにはどうすれば良いでしょうか？
例えば、以下のコードにおいて、変数fruitはfruitsが所有しているString型への参照となっていますが、これを関数の返り値としてmoveしようとすると、エラーが起こります。これはfruitsが"banana"の所有権を持っているためだと思うのですが、fruitsの"banana"の所有権を取得して返り値として返すにはどうすれば良いでしょうか？

この例ではfor fruit in fruitsとして、初めからfruitに所有権をmoveしてやれば良いですが、現在書いているコードではreturn直前まで所有権をmoveしたくないので、困っています。

fn main() {
    println!("{:?}", get_banana());
}

fn get_banana()->String{
    let fruits: Vec<String> = vec!["apple".to_string(), "banana".to_string(), "watermelon".to_string()];
    for fruit in &fruits{ //ここは変更したくない
        if fruit == &"banana".to_string(){
            return *fruit; // error[E0507]: cannot move out of `*fruit` which is behind a shared reference
        }
    }
    return "no banana".to_string();
}

https://play.rust-lang.org/?version=stable&mode=debug&edition=2021&gist=5e56d6b5c715969dfb93351dc898c2ba

Answer 1

ある変数xの参照y = &xを用いて、(元のxを破棄しながら)xの所有権を得るにはどうすれば良いでしょうか？

safeなRustではできません。参照&は参照先のデータ（この例ではVec<String>）を変更しないという約束の下にデータを借用するためのものですので、safeなRustではその約束を破れないのです。

safeなRustでの一般的な対処法として思いつくのは以下のようなものです。

• 方法1：cloneで&StringからStringを作る
  • 巨大な文字列でない限り、性能は劣化しません
• 方法2：Vec<String>上での"banana"の位置を調べて、見つかったらVecのswap_removeメソッドで該当の要素を取り出す
  • swap_removeは&mut fruitを要求します
• 方法3：もし&fruitsのイテレーターの代わりに&mut fruitsのイテレーターを使えるなら
  • mem::takeメソッドでString::default（新しい空の文字列）と交換する

方法1

    for fruit in &fruits {
        if fruit == "banana" { // 質問とは関係ないが、&Stringは&strと比較可能
            // cloneで&StringからStringを作る
            return fruit.clone();
        }
    }

方法2

    // mutに変える
    let mut fruits: Vec<String> = ...

    // "banana"の位置（インデックス）を調べる
    let mut banana_idx = None;
    for (i, fruit) in fruits.iter().enumerate() {
        if fruit == "banana" {
            banana_idx = Some(i);
            break;
        }
    }

    // 見つかったら、その位置の要素を取り出して返す
    if let Some(i) = banana_idx {
        // &mut fruitが要求される
        return fruits.swap_remove(i);
    }

なおforのところは以下のようにイテレーターのpositionメソッドで書き換えられます。

    let banana_idx = fruits.iter().position(|fruit| fruit == "banana");

方法3

&fruitsのイテレーターの代わりに&mut fruitsのイテレーターを使える場合に可能になる方法です。

    // mutに変える
    let mut fruits: Vec<String> = ...

    // &mutに変える
    for fruit in &mut fruits {
        if fruit == "banana" {
            // &mut Stringなら、mem::takeで取り出すことができる。
            // Vec<String>の元の場所には`String::default()`
            //（新しい空の文字列）が入る
            return std::mem::take(fruit);
        }
    }

まとめ

新たにStringを作らないためには方法2を取る必要がありますが、コードは長くなってしまいます。

よほど大きなStringでない限りは、性能面で違いの出ない方法1が簡潔で良いと思います。

方法3も方法1のように新たにStringを作りますが、cloneと違って空の文字列なので、heapメモリーのアロケーションが起きないという、わずかな違いがあります。

Comments

[qope]

なるほど、ストイックにやるなら方法2で、ある程度妥協するなら方法1になりそうですね。
現在書いているコードでは、データ量は小さいですが同様の処理を非常に多く繰り返す必要があるので両者でパフォーマンスを比較してみようと思います。方法3はfor文内でfruitsの参照を利用する必要があるので利用できませんが、`std::mem::take`は知らなかったので勉強になりました。
丁寧なご回答ありがとうございました。