무료한 회사 생활, 즐거운 배움!

무료한 회사 생활, 즐거운 배움!

막바지를 향해가는 회사생활(?)에 새로운 자극이 필요한 차에 Rust를 배워보고 싶어졌다! 사실 이와 별개로 나의 접을 수 없는 FE 욕심에 Flutter를 공부하고 있긴 한데, 이것만 하긴 좀 심심하기도 해서 세계인이 사랑하는 언어 Rust를 함께 공부해보고 싶어졌다!

그리고 어째선지 내가 즐겨 보는 블로그들에서 Rust를 소개하는 글들이 많아졌는데, 마침 새로운 배울거리를 원하던 나에게 딱 걸려버린것..

Day 1

들어가기 전에

Rust 공부를 시작하면 Cargo를 만나게 된다. Rust Ecosystem에서 Rust 어플리케이션을 빌드하고 실행하는 표준 도구다. 여기서 Rust Ecosystem은 몇 가지 툴로 이루어져있는데, rustc 라는 Rust 컴파일러와 dependency manager인 cargo, Rust toolchain installer & updater인 rustup 이다.

Rust?

Rust는 2015년에 1.0 버전을 출시한 새로운 프로그래밍 언어다. Rust는..

C++와 비슷한 역할을 하는 정적 컴파일 언어.
LLVM을 백엔드로 사용한다.
다양한 플랫폼과 아키텍처를 지원한다.
펌웨어와 부트로더, 스마트 디스플레이, 휴대전화, 데스크톱, 서버 등 많은 장치에 이용된다.

왜 Rust?

컴파일 타임 memory safety
정의되지 않은 런타임 동작이 적음.
현대적인 언어 특성들.

컴파일 타임에 보장되는 것들

초기화되지 않은 변수 없음
메모리 누수 없음 (거의)
double free 없음
use-after-free 없음
null pointer 없음
잊혀진 locked mutexes 없음
스레드간 data races 없음
iterator invalidation 없음

가능한가..?

런타임에 보장되는 것들

배열 접근이 바운드 확인.
Integer overflow 정의됨.

가능한가..?

현대적인 특성들

언어 특성
- 열거형(Enums)과 패턴 매칭
- 제네릭
- No overhead FFI (모르겠음)
- Zero-cost abstraction (모르겠음)
툴
- 훌륭한 컴파일러 에러
- 빌트인 의존성 매니저
- 빌트인 테스트 지원
- 훌륭한 서버 프로토콜 지원

메모리 관리

전통적으로 메모리 관리하는 두 가지 방식이 있다.

직접 관리하는 방식: C, C++, Pascal..
런타임에 자동으로 관리하는 방식: Java, Python, Go, Haskell, ..

Rust는? 컴파일 타임에 올바른 메모리 관리를 강요함으로서 완전한 제어와 안정성을 확보한다.

Stack vs Heap

Stack
- 컴파일 타임에 고정된 크기를 가짐.
- 엄청 빠름 (스택 포인터를 옮기기만 하면 되니까)
- 관리하기 쉬움 (function call 따라가기)
- 뛰어난 메모리 지역성 (locality)
Heap
- 런타임에 유동적인 크기
- 스택보다 조금 느림.
- 메모리 지역성 보장 없음

Ownership of Rust

fn say_hello(name: String) {
    println!("Hello {name}")
}

fn main() {
    let name = String::from("Alice");
    say_hello(name); // 최초로 say_hello를 호출하는 순간 main은 name에 대한 ownership을 포기한다.
    // say_hello(name); // 주석을 해제하면 compile error!
    // 이를 피하려면 say_hello 함수의 시그니쳐를 call by reference 형태로 변경하고 name의 reference(&name)을 넘기거거나, 명시적으로 .clone()을 이용해야 함.
}

Borrowing

함수를 호출할 때 ownership을 전달하는 방법 대신, 값을 빌려줄(borrwoing) 수 있다.

#[derive(Debug)]
struct Point(i32, i32);

fn add(p1: &Point, p2: &Point) -> Point {
    Point(p1.0 + p2.0, p1.1 + p2.1)
}

fn main() {
    let p1 = Point(3, 4);
    let p2 = Point(10, 20);
    let p3 = add(&p1, &p2); // add function이 두 Point를 빌려받아 새로운 Point를 반환한다.
    println!("{p1:?} + {p2:?} = {p3:?}");
}

Rust에서 borrow 제약 조건

어떤 값(T)에 대해

동시에 하나 이상의 &T 값들 혹은
동시에 하나의 &mut T 값 만 가질 수 있다. (위 두 조건은 mutual exclusive)

fn main() {
    let mut a: i32 = 10;
    let b: &i32 = &a;
    
    // println!("b: {b}"); // 아래 print문을 위로 옮기면 b는 c가 존재하는 시점에 useless 하다는 것을 컴파일러가 알기때문에 에러 없음. 
    {
        let c: &mut i32 = &mut a;
        *c = 20;
    }

    println!("a: {a}");
    println!("b: {b}"); // compile error! c가 mut a를 빌려갔기 때문에 규칙에 위배!
}

빌려온 값은 수명이 있다.

수명은 생략될 수 있음.
명시할 수도 있음(&'a Point)
&'a Point는 최소 a의 수명만큼 유효한 빌려온 Point라고 해석.
수명은 항상 컴파일러에 의해 추론되고, 직접 할당할 수 없음(할당과 명시는 다름).
수명은 제약 조건을 생성하며, 컴파일러가 유효한 솔루션을 확인한다.

Rust 배워보기 (1)