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スライスとベクタの違い

2022-03-24 (Thu)
rust

概要

以前Rustを学習していたが、業務で新しい言語を学ぶ必要が出てきたので、一時中断していた。

最近Rustに入門し直したので、その時に出てきた配列とスライスとベクタの違いを備忘録として書き留める。

配列 ([T; n])

配列は固定長で、同一型を格納するリストである。

配列内の要素を入れ替えることはできるが、サイズは変更できない。

fn main() {
    let mut arr = [3, 5, 1, 2, 4];
    arr.sort();
   
    println!("{:?}", arr) // [1, 2, 3, 4, 5]
    
    // Error: method not found in `[{integer}; 5]`
    arr.push(6); 
   
    println!("{:?}", arr)
}

実装する場合は、[1, 2, 3] または [T; n](Tは値、nは要素数)で記述する。

fn main() {
    let arr1 = [1, 2, 3];
    let arr2 = [0; 3];
   
    println!("{:?} {:?}", arr1, arr2) // [1, 2, 3] [0, 0, 0]
}

配列では、要素内の型が同じであっても、要素数が異なれば別の型と判断される。

つまり、[0; 3] と [0; 4] は別の型扱いされる。

fn type_of<T>(_: T) {
    println!("{}", std::any::type_name::<T>());
}

fn main() {
    let arr1 = [0; 3];
    let arr2 = [0; 4];
   
    type_of(arr1); // [i32; 3]
    type_of(arr2); // [i32; 4]
}

境界チェックが行われるので、境界外のインデックス値を指定すると、panicを起こす。

fn main() {
    let arr = [0; 3];
    
    // Error: index out of bounds: the length is 3 
    // but the index is 100
    arr[100]; 
}

ベクタ（Vec<T>）

vec!マクロやVec::new()などを用いて生成できる。

配列 と異なり、ヒープメモリに確保される値で拡大・縮小が可能。

fn main() {
    let mut v = vec!(1, 2, 3);
    println!("{:?}", v); // [1, 2, 3]
    
    v.push(4);
    println!("{:?}", v); // [1, 2, 3, 4]
}

型はalloc::vec::Vec<T>(Tは任意の型)。

fn main() {
    let vec = vec![1, 2, 3];
    type_of(vec); // alloc::vec::Vec<i32>
}

境界チェックが行われず、境界外のインデックス値を指定してもエラーは起きない。

fn main() {
    let vec = vec!(1, 2, 3);
    println!("{}", vec[1000000]);
}

要素へのアクセスなど、基本的な操作は配列と同じ。

スライス（[T]）

配列とは異なり、サイズは動的（コンパイル時に不明）だが、拡大・縮小することは出来ない。

配列やベクタなどの存在する位置を指すために用いられ、両者の参照は型強制によってスライスの参照にすることができる。

fn main() {
    let mut s: &[i32];

    let arr = [1, 2, 3];
    s = &arr;
    println!("{:?}", s); // [1, 2, 3]
    type_of(s); // &[i32]

    let vec = vec![1, 2, 3];
    s = &vec;
    println!("{:?}", s); // [1, 2, 3]
    type_of(s); // &[i32]
}

この特性を用いると、引数に（構成要素の型が同じ）配列とベクタのどちらでも受け取ることができる関数を実装できる。

fn print_slice(s: &[i32]) {
    println!("{:?}", s)
}

fn main() {
    print_slice(&[1, 2, 3]);
    print_slice(&vec!(4, 5, 6));
}

サイズが動的で、そのままでは変数に格納することができないので、一般的に参照(&[T])を用いて扱う。このため、スライスの参照も含めて「スライス」と呼ばれる。

参照を用いると、その値はスライスの最初の要素を指すポインタとスライスの長さという2つのusize要素で構成される。

このような構造をファットポインタと呼ぶ。

また、境界チェックが行われるので、境界外のインデックス値を指定すると、panicを起こす。

まとめ

Goを以前に触っていたので、スライスの意味合いが大分違って苦戦した…

だいぶ省略してしまった & 自分の理解がまだまだなので、Twitter等で「ここ違うよ！」とか「これも足したほうが良いよ！」などアドバイスをいただけますと助かります🙇

参考資料