前章まで、データ競合と同期の仕組みを見てきました。

複数のコアが同じアドレスに同時にアクセスすると、データが壊れる。

アトミック命令やミューテックスで保護する。

今日は、もう1つの問題を見ます。

プログラムに書いた命令の順序と、実際に実行される順序が異なる。

この問題を「メモリオーダリング」と呼びます。

メモリへの読み書きが、どの順序で観測されるかという問題です。

第135章へようこそ。

第134章で、並行性とメモリの関係を見ました。

複数のスレッドが同じバイト列に触れるとき、型システムが安全を構造的に保証する。

今日のテーマは「メモリ具体化」です。ジェネリクスが形を持つ瞬間を見ます。

第7章でジェネリクスを学びました。

第120章で、ジェネリクスのゼロコスト抽象を語りました。

モノモーフィゼーション。コンパイル時に具体的な型で展開される。

今日の問いは、ジェネリクスがメモリにどう影響するか。

ジェネリックな関数を書いたとき、メモリの中には何があるのか。

型パラメータが具体化されるとき、メモリレイアウトはどう決まるのか。

ジェネリクスとトレイトオブジェクトで、メモリの姿はどう異なるのか。

抽象が具体になる瞬間を、メモリの側から見ます。

前章で、データ競合の物理的な原因を見ました。

読み出しと書き戻しの間に隙間がある。

キャッシュコヒーレンシはこの隙間を保護できない。

今日は、この問題に対処する仕組みを見ます。

ハードウェアが提供するもの。その上にソフトウェアが構築するもの。

そして、対処の代償。

第134章へようこそ。

第133章で、借用チェッカーをメモリの視点で再訪しました。

不変参照の共有、可変参照の排他性、ライフタイムの検証。

すべてがメモリのバイト列を正しく読み書きするための規則でした。

しかし、第133章の議論には暗黙の前提がありました。

実行の流れが1つであるという前提です。

今日のテーマは「メモリと並行性」です。

実行の流れが複数ある場面を見ます。

第42章でSendとSyncを学びました。

第43章でMutexを学びました。

第128章でArcのメモリ構造を見ました。

これらを、メモリの姿が見える目で読み直します。

1つのスレッドが1つのメモリ領域を読み書きしているとき、借用チェッカーが安全を保証する。

複数のスレッドが同じメモリ領域に触れようとするとき、何が起きるのか。

そして何がそれを防ぐのか。

前章の最後で、同じメモリアドレスのデータが

異なるコアのキャッシュに別々のコピーとして存在しうることを確認しました。

今日は、この構造の上で何が起きるかを見ます。

なぜデータが壊れるのか。物理的な原因を追います。

第133章へようこそ。

第132章まで、メモリの姿を見てきました。

型がバイト列になる姿。所有する型と借りる型のメモリ構造。ムーブと複製の実体。メモリの一生。アロケータの仕組み。

今日のテーマは「メモリアクセス規則」です。

メモリの物理的な姿が見えるようになった今、借用チェッカーを再訪します。

第1章で借用を学びました。

第107章で借用チェッカーの詳細を学びました。

第126章で借用を「メモリへのアクセス制御」と位置づけました。

今日は、借用チェッカーの規則を、メモリの姿が見える目で読み直します。

規則の意味が変わるはずです。

抽象的なルールではなく、メモリの中で何を防いでいるかが見える。

前章で、並行処理と並列処理を学びました。

1つのコアがコンテキストスイッチで複数のプロセスを交互に実行する。

複数のコアがあれば、複数のプロセスが物理的に同時に動く。

ここまで、複数の処理はすべて「複数のプロセス」でした。

第18章で学んだ通り、プロセスは別々のプログラムです。

ブラウザとテキストエディタ。それぞれが独立したメモリ空間を持つ。

今日は、1つのプロセスの中に複数の実行の流れを持つ仕組みを見ます。

第132章へようこそ。

第131章で、メモリの一生を追いました。

スタック上の値は、スコープを抜けるときにスタックポインタの巻き戻しで消える。

ヒープ上のあたいは、スコープを抜けるときにDropを通じてアロケータに返される。

ヒープの確保と解放のとき、「アロケータ」という言葉が登場しました。

今日のテーマは「メモリ配分」です。アロケータの仕組みを見ます。

Vecに要素を追加するとき、ヒープ上にメモリが確保される。

Stringが成長するとき、より大きなヒープ領域が確保される。

Boxを作るとき、ヒープに値の分のメモリが確保される。

この「確保」を行っているのが、アロケータです。

アロケータとは何か。

何をしているのか。

なぜその存在を知る必要があるのか。

第22章から第26章まで、IOを具体的に見てきました。

マウスが動いたとき、CPUは割り込みが来るまで別の仕事をしていた。

ディスクにデータを要求したとき、プロセスは待機中になり、CPUは別のプロセスを動かしていた。

「別の仕事をしていた」「別のプロセスを動かしていた」

この言葉を何度も使ってきました。

しかし、複数の処理が同時に動くとはどういうことなのか。

まだ正面から見ていません。

今日はこの問いに答えます。

第131章へようこそ。

第130章まで、メモリの姿を見てきました。

第127章で、型がバイト列になる姿。

第128章で、所有する型がスタックとヒープにまたがる姿。

第129章で、借りる型がポインタとして存在する姿。

第130章で、あたいが移動するときのバイト列の複製。

これらはメモリの構造と動きの話でした。

今日のテーマは「メモリの一生」です。メモリの時間の話をします。

値が生まれるとき、メモリが確保される。

値が使われているあいだ、メモリが占有される。

値が消えるとき、メモリが解放される。

この一生を、メモリの視点で追います。