Rust プログラマーのための「C の驚きと落とし穴」

多くのプログラマーが C や C++ から Rust に移るのに対し、著者は最初から Rust を学びました。そのため、「C 向けに書かれた Rust ア.rticle は多いが」、「Rust プログラマー向けの C の記事は少ない」という状況にあります。 この投稿では、独学で C を習得した過程で見つかった 「眉をひそめさせるような」 詳細な事項を集めました。

注意: これは正式な C チュートリアルではありません。詳細な仕様については独自に調べる必要があります。

真偽値 (

bool

) はプリミティブ型ではない（※）

C の初期バージョンでは、真偽値を表すプリミティブな型は存在せず、代わりに整数

0

1

<stdbool.h>

bool

true

false

#define true 1
#define false 0

したがって、他の言語のようにリテラルとして振る舞いません。C23 ではプリミティブ型になりましたが、旧バージョンとの互換性を考慮し

<stdbool.h>

Null テーミングされた文字列（Null-Terminated Strings）

Rust の

&str

\0

このトレードオフには以下のメリット・デメリットがあります。

メリット

• 文字列の隣に追加のサイズ変数を保持する必要がありません。

• strlen

  などで長さを効率的に取得できます。

デメリット・リスク

• メモリ効率: 各文字列に null バイト分のスペースを確保する必要があります。空の文字列

  ""

  でも 1 バイト消費します。
• 安全上の問題:
  • null バイトを文字列真ん中に使うと

    <string.h>

    の関数が誤動作します。
  • **終了記号 (

    \0

    ) を忘れると「範囲外読み取り」**を引き起こし、セキュリティリスクになります。

実装の注意点：メモリ確保と終了記号

C で文字列を逆転させる場合、null バイトを考慮した追加スペースを確保し、最後に必ず

\0

char* reverse(char* forward) {
    // 文字列の長さを計算（null テーミネータを除く）
    unsigned long len = strlen(forward);
    
    // 【重要】文字列分 ＋ null バイト分のスペースを確保する
    char* reversed = malloc(len + 1); 

    for (int i = 0; i < len; i++) {
        reversed[i] = forward[len - 1 - i];
    }

    // 【重要】末尾に null テーミネータを追加する
    reversed[len] = '\0';

    return reversed;
}

対照的に、Rust 関数は

&str

ターゲット依存の整数幅

C の整数型（

int

long

long

long

クロスプラットフォーム互換性のための推奨事項

可変長の整数ではなく、**固定幅整数（

stdint.h

u8

u64

usize

uint8_t

uint64_t

size_t

i8

i64

isize

int8_t

int64_t

ptrdiff_t

エラー処理は酷いものです

Rust の

Result

C の欠陥あるエラー処理

• 関数は

  -1

  や

  NULL

  などを返してエラーをシグナル化します。

• errno

  を確認するだけで情報が限られます（スタックトレースや詳細なメッセージは困難）。
• 言語がエラー処理を強制しません。失敗可能性のあるリソース操作（例:

  malloc

  ）の後、手動でエラーチェックと NULL 処理を行う必要があります。

char* reversed = malloc(len + 1);

// 【必須】メモリ不足時の NULL チェック
if (reversed == NULL) {
    perror("Error"); // エラーメッセージを表示
    exit(1);          // 優雅に終了
}

NULL ポインタチェックをしないと、セグメンテーションフォールト（Segfault）が発生します。 より安全な設計を試みるために「タグ付きユニオン」で Rust の

Result

フィールドアクセス構文

C では、値アクセス (

.

->

.

struct Foo {
    int field;
};

struct Foo value = { 103 };      // 値に対しては . でアクセス
struct Foo* ptr = &value;        // ポインターに対しては -> でアクセス

printf("%d\n", value.field);   // OK: 値アクセス
printf("%d\n", ptr->field);    // OK: ポインタ経由のフィールドアクセス

アレイは関数内ではポインター化される（ふざけて）

C のアレイには奇妙な挙動があります。

sizeof()

メイン関数内での動作（正しい）

void print_sizes() {
    char declared_size[3] = { 1, 2, 3 };
    char inferred_size[]   = { 4, 5, 6 };

    // アレイのサイズは実際に保持されている
    printf("Declared size (main): %ld bytes\n", sizeof(declared_size)); // 3 bytes
    printf("Inferred size (main): %ld bytes\n", sizeof(inferred_size)); // 3 bytes
}

関数引数での動作（ポインター化）

void function(char declared_size[3], char inferred_size[]) {
    // 【重要】ここではアレイではなくポインターとして扱われるため sizeof はポインタサイズ
    printf("Declared size (function): %ld bytes\n", sizeof(declared_size));  // 8 bytes (64bit システム)
    printf("Inferred size (function): %ld bytes\n", sizeof(inferred_size));  // 8 bytes
}

• 原因:

  void function(char declared_size[3], ...)

  の型定義は、コンパイル時に自動的に

  void function(char* declared_size, ...)

  に変換されます。
• 対策: Clang コンパイラはこれを検出し、警告を出力します。

$ clang main.c
warning: sizeof on array function parameter will return size of 'char *' instead of 'char[3]' [-Wsizeof-array-argument]

おや、参照は存在しないではありませんか？

C には 参照（Reference）の概念はありません。すべてが生ポインターです。バウンディングチェックもありません。

そのため、以下のような「楽しい」ポインタ算術が可能になりますが、非常に危険です。

int array[] = { 0, 1, 2, 3, 4, 5 };

// インデックス操作ではなく、直接的なポインタ算術
for (int* x = &array[0]; x < &array[6]; x++) {
    *x = 5 - *x;
}

※ これを実行するとバグやセキュリティホール（バッファオーバーフロー）の原因となります。

結論

C を学ぶのは非常に面白かったですが、システムプログラマーとして知っておくべき必須の知識でもあります。 著者の GitHub リポジトリには実装例が公開されていますので、興味があればぜひ触ってみてください。

BD103 :)

フットノート

1. 技術的にはヘッダーなしで

   _Bool

   を使用できますが、

   true

   /

   false

   マクロを使用するには

   <stdbool.h>

   が必要です。↩
2. Clang は C23 の完全サポートを持っていないため、C23 に移行するまで

   <stdbool.h>

   への依存は継続される可能性があります。↩
3. Rust 版の逆転関数は簡易的な実装です。本番環境では

   forward.chars().rev().collect::<String>()

   が推奨されます。↩

4. usize

   と

   isize

   は C の

   size_t

   や

   ptrdiff_t

   と完全にはマッピングされません。使用には注意が必要です。↩
5. Rust の型システムを「Fearless SIMD」のようなコード検証に利用する事例も参照推荐阅读します。↩