Rust の Move と C++ `std::move` の比較／コンパイル結果

Q: 所有権というコーディング上の概念に興味は無いです

文責 @ ChatGPT

非常に良い視点です。
では「所有権の概念」ではなく、Rust の move がコンパイル後にどのような実際のメモリ操作・コード生成をするかを、
C++ の std::move との比較という純粋な技術的観点で説明します。

✅ 結論を先に言うと

Rust の move は C++ の std::move とは全く違うレイヤーで動作します。

🔬 Rust の「Move」はどんな機械命令になるのか

Rust では「ムーブ」と言っても LLVM IR のレベルでは単なる bitcopy です。

例：

#[derive(Debug)]
struct Point { x: i32, y: i32 }

fn main() {
    let p1 = Point { x: 10, y: 20 };
    let p2 = p1; // ← Move
}

これを rustc --emit=llvm-ir で見ると（簡略化）：

%Point = type { i32, i32 }

define void @main() {
entry:
    %p1 = alloca %Point
    %p2 = alloca %Point
    ; p1 初期化
    store i32 10, i32* getelementptr(%Point, %Point* %p1, i32 0, i32 0)
    store i32 20, i32* getelementptr(%Point, %Point* %p1, i32 0, i32 1)
    ; p2 = p1 (Move)
    call void @llvm.memcpy.p0i8.p0i8.i64(
        i8* bitcast(%Point* %p2 to i8*),
        i8* bitcast(%Point* %p1 to i8*),
        i64 8,
        i1 false
    )
    ret void
}

→ 実態は llvm.memcpy（単純なビットコピー）
所有権の無効化 (p1 が使えなくなる) は 静的解析情報としてのみ存在。実行コードには現れません。

🧩 C++ の std::move の場合

struct Point { int x, y; };
int main() {
    Point p1{10, 20};
    Point p2 = std::move(p1);
}

std::move は実際には：

static_cast<Point&&>(p1)

に展開され、
次に呼ばれるのは ムーブコンストラクタ：

Point(Point&& other) noexcept { 
    x = other.x; 
    y = other.y; 
}

これが存在しない場合は、コピーコンストラクタかデフォルトメンバーのコピーが呼ばれます。
つまり、C++ では「std::move」自体は何もしませんが、「ムーブコンストラクタ」という 実行時の関数呼び出し に発展します。

LLVM IR でも関数呼び出し命令（call）として現れます。

⚙️ ヒープデータ構造の場合（例：String）

Rust

let s1 = String::from("abc");
let s2 = s1; // move

生成コード：

• String 構造体（ptr, len, cap の 3ワード）を memcpy。
• ポインタ先（ヒープ領域）はコピーしない。
• destructor (drop) は s2 に対してのみ呼ばれる。

→ memcpy 3ワード + drop の1回だけ。

C++

std::string s1("abc");
std::string s2 = std::move(s1);

生成コード：

• std::string のムーブコンストラクタ呼び出し。
• 中でポインタを転送し、s1 の内部ポインタを nullptr にする。
• destructor は s2 と s1 の両方で呼ばれるが、s1 は空状態。

→ ムーブコンストラクタ呼び出し + 関数実行 + destructor 2回。

🧠 要約：実際のメモリ操作的な違い

💡 一言でまとめると

Rust の move は LLVM レベルでは単なる「memcpy＋静的無効化」。
C++ の std::move は「ムーブコンストラクタ呼び出しを誘発するキャスト」。

希望があれば、String の move に対応する LLVM IR / アセンブリ（x86-64）を抜粋して、
「どの命令がどの部分をコピーしているか」まで分解して見せることもできます。
見てみたいですか？

Q: 元の値をクリアするという処理は LLVM で行われている？ それともコンパイル時に保証できているからスキップしている？

文責 @ ChatGPT

非常に鋭い質問です。
答えを先に言うと：

✅ Rust は「元の値をクリアする処理」を LLVM に生成しません。
それは「実行時に不要」だからであり、コンパイル時に完全に保証されているためです。

以下、実際のメモリ操作の観点で詳しく説明します。

1️⃣ Rust の Move は「意味上の移動」であって「値の無効化操作」ではない

Rust における

let s2 = s1; // move

という文の意味は：

• s2 に s1 の値をビット単位でコピー（memcpy）。
• s1 は以後 アクセス禁止（未定義動作扱い） になる。

ここで「禁止」は コンパイル時のみの制約 であり、
実行時には s1 のメモリはそのまま残っていても構わない。

2️⃣ LLVM IR での表現

Rust コンパイラ（rustc）は move によって、
単に LLVM の memcpy（またはレジスタ転送）命令を生成するだけです。

例：

call void @llvm.memcpy.p0i8.p0i8.i64(
    i8* %dest,
    i8* %src,
    i64 <size>,
    i1 false
)

この後に「src のメモリをゼロクリアする」といった命令は出ません。

3️⃣ なぜ「クリア不要」なのか

理由①：型システムが「ムーブ後の使用禁止」を保証している

Rust の borrow checker は「s1 をムーブした後にはアクセスできない」と静的に証明しています。

つまり：

• 以後 s1 を読み書きするコードは存在しない。
• よって s1 のメモリが残っていても 観測不可能。

→ したがって、ゼロクリア等は「安全性」に寄与しない。

理由②：最適化上の都合

memset などを挿入してクリアしても意味がない（アクセスされない）ため、
LLVM の DCE（Dead Code Elimination）やメモリ最適化フェーズで削除されます。

つまり、仮に rustc が「安全のために memset(0)」を入れても、
LLVM がそれを検知して「観測されないから不要」と判断し消します。

理由③：ゼロクリアはセキュリティ目的ではない

Rust の所有権モデルは 安全性（use-after-free, double free の防止） にフォーカスしており、
機密データの消去（例：パスワードメモリの消去）は意図していません。
（それをしたい場合は zeroize crate などを使う。）

4️⃣ C++ との違い（比較のため）

C++ のムーブコンストラクタは、ムーブ元を「安全に再利用可能」にするため、
ムーブ後にポインタを nullptr にするなどの「明示的クリア処理」を行います。

例：

String(String&& other) noexcept {
    this->ptr = other.ptr;
    other.ptr = nullptr; // ← クリア
}

Rust ではこの「再利用」という概念が存在しないため、
物理的なクリアは不要かつ生成しない。

5️⃣ 実際のメモリ状態を観察すると

次のコードを考えます：

#[derive(Debug)]
struct Foo { p: *mut u8, len: usize }

fn main() {
    let a = Foo { p: 0x1234usize as *mut u8, len: 10 };
    let b = a; // move
    // a は以後使えない
}

a のスタック領域には依然として {0x1234, 10} という値が残っています。
ただし Rust の仕様上、それにアクセスする手段が無い（使うとコンパイルエラー）。
→ 実行時には何も触らない。

✅ まとめ

要するに：

Rust の「move 後に元を無効化」は 実行コードでは何も行わず、
静的解析レベルで「そのメモリを触れない」ことを保証して終わり です。

希望があれば、String の move に対応する LLVM IR の抜粋（Rust 1.82 などの出力）を実際に示して、
本当に memset が生成されていないことを確認することもできます。
興味ありますか？