`const` バインディング

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前提知識

const バインディングは真のコンパイル時定数を宣言する。名前が使われるたびに、コンパイル時に値で置き換えられる — テキスト置換のようなものだが、型チェックが入る。メモリは確保されず、アドレスを取ることもできない。

構文

const は明示的な型注釈が必要で、mut にはできない：

const MAX_CONNECTIONS: u32 = 100;
const PI: f64 = std::f64::consts::PI;

const は任意のスコープに書ける — 関数内、impl ブロック内、またはモジュールレベルでも使える。

初期化式に書けるもの

**定数式（constant expression）**だけが許される。Rust はそれらを完全にコンパイル時に評価する。使えるのは：

  • 整数、浮動小数点数、bool、char のリテラル
  • const 値に対する算術演算・ビット演算
  • const fn 関数の呼び出し
  • すべてのフィールドが定数式であれば、構造体・列挙体（enum）のコンストラクタ

ヒープアロケーション（heap allocation）、実行時 I/O、プログラム状態に依存するものはすべて禁止だ。

const KILOBYTE: usize = 1024;
const MEGABYTE: usize = KILOBYTE * 1024;

const fn triple(x: u32) -> u32 {
    x * 3
}

const NINE: u32 = triple(3);

const とイミュータブルな let の違い

イミュータブルな let は依然として実行時のバインディングだ — アドレスを持ち、スタック上のスロットを占有し、スコープのライフタイムを持つ：

let x = 5; // 実行時。スタック上にアドレスがある

const は各使用箇所に展開される。MAX_CONNECTIONS を三箇所で使えば、コンパイラはそれぞれの箇所に直接 100 を置く：

const MAX_CONNECTIONS: u32 = 100;
assert!(n < MAX_CONNECTIONS); // コンパイル後は assert!(n < 100) と同じ

コードベース全体で共有される固定の名前付き値 — マジックリテラルとして現れてはならないもの — には const を使う。実行ごとに変わりうる値や、あるスコープでたまたまイミュータブルでも実行時に計算される値には let を使う。

const と static の違い

static はプログラム全体のライフタイムにわたる固定アドレスに値を格納する。const はアドレスを持たず、&CONST_NAME を取ることはできない。プログラム全体で値への参照を保持する必要がある場合 — ルックアップテーブル、グローバルな設定構造体 — は const ではなく static を使う。