Rustで値のmoveが起こる場合

Rust v.0.11pre時点での情報です。

Rustにおけるムーブセマンティクス

だいたいC++のそれと同じものと理解してるんだけど、おさらいとして。

Rustの言語セマンティクスの一つに、メモリの所有権（Ownership）というものがある。これは「このメモリ領域を自身のもの所有しているものは常に一つ（ユニーク）になる」というもので、これが保証されると、特定のメモリの領域は、所有する変数ひいては所有するタスクが決定されるようになる。原則として、各タスクごとの単位でしか、その所有権の貸し借り（borrowing）ができないため、タスクAから他の非同期に動作するタスクBの所有するメモリ領域の変更は不可能になる。タスクAからタスクBに向けてデータを送信した場合、データの所有権ごと送信されるので、結果としてデータ競合が発生しないことが保証される（もちろんArc<T>とか使ったり、生ポインタを送信するみたいな抜け道はありますよ）。

このOwnershipの概念に基づいて、変数のmutability規則が決まっていたり、borrowingの説明がなされるようになる。タスク間でデータをやりとりできる型かどうかについては、Send kindであるかどうかとかが絡んでくるんだけど、マニュアル読んだ方が速いのでリンクを貼るだけにとどめる。

もうひとつ、Rustではポインタに関しては、基本的にはshallow copyとなる。なので、チュートリアルに載っている以下のようなコードでは、ポインタの複製にとどまる。

let xs = Cons(1, box Cons(2, box Cons(3, box Nil)));
let ys = xs; // copies `Cons(u32, pointer)` shallowly

ここで問題発生。

ここでコピーされたポインタ値はowning pointerのもの。即ち、そこにはownershipが存在している。だが、ポインタ値のみがコピーされたことで、所有していると見なされるオブジェクトが2つに増えてしまった。これではOwnershipの説明と矛盾する。

Rustでは、この矛盾の解消のために、ownershipを移動するということを行う。さっきのコードの例で言えば、子孫となっているConsオブジェクトの所有権は、ポインタのコピーと同時にxyからysに対して移動（ムーブ）される。そして、古い方の所有者であるxyは無効なものとして、以後、使用することはできなくなる（コンパイルエラー！）。

以上が、RustにおけるOwnershipと、それに基づくムーブセマンティクスの簡単な説明になる。これらにより、セマンティクスの面では安全性が保証され、処理系の最適化という文脈では余計なメモリコピーが発生しなくなるのでうれしくなる、というわけ。

ムーブが起こる場合

それでは、ムーブが発生する場合は具体的にどういうケースなのかということになるので、リファレンスマニュアルから、一通り抜き出してみた。

Rustにおける代入などの操作で、copyではなくmoveとなる条件は以下の通り：

型がコピーではなくムーブの対象と指定されている場合（代入など）
- 例としては、型が内部にowning pointer（Box<T>）を含む
- Drop traitを実装している
  - つまり、Type kinds（型の種類）がDropになる場合。尚、Dropkindは、制約上Send+Dropになる.（ムーブ対象の値を子孫方向に含む場合も同様）
- Defaultとして、デストラクタ（Drop::drop()）を実装している型、クロージャ環境、非ファーストクラスな型はコピー不可でありムーブする
  - vectorが固定長である（[int, ..10]のように表現できる）場合は、静的にサイズが決定できる為、ファーストクラスとなる
  - 一方、可変長である場合（Vec<T>または&[T]を用いてのみ生成可能）、非ファーストクラスとなる。
return式を用いて値を返す場合
- 関数でreturnを省略する場合には、最後の式が値を生み出す場合は、暗黙的にreturnで返していると解釈されるので、returnを明示しようがしまいが関数の戻り値はmoveする
- ブロック式の末尾の値が返る場合も同じ様子
ジェネリック関数においては、ジェネリックな型が不明瞭（opaque）である場合、引数の関数内での挙動はmoveに限定される
- （<T: Copy>のように）型がCopy kindであることが指定されていれば、copyされる
クロージャ型がプロシージャ（proc）である場合、参照する外部変数はムーブされる
タスク間でデータをやり取りする場合
- この場合、Sendkindである必要がある