여기까지 검토 완료. 흠.. 어느세월에 끝나랴.

1.2. 소유권(ownership), 빌림(borrowing), 생명주기(lifetimes)

가비지 컬렉터 없이 메모리 안전성을 달성하는 핵심 원리

앞서 언급한 러스트의 대담한 목표들, 특히 ‘가비지 컬렉터(GC) 없는 메모리 안전성’은 기존의 프로그래밍 언어에서는 불가능에 가까운 영역으로 여겨졌습니다. C/C++처럼 프로그래머의 수동 관리에 의존하면 실수가 발생하고, Java처럼 GC에 의존하면 런타임 성능 저하를 감수해야 했습니다. 러스트는 이 문제를 해결하기 위해, 런타임이 아닌 컴파일 타임에 메모리 관리 규칙을 엄격하게 강제하는, 언어의 독창적이자 핵심적인 시스템을 도입했습니다. 바로 소유권, 빌림, 생명주기라는 세 가지 개념입니다.

1. 소유권 (ownership): 모든 값에는 주인이 있다

러스트의 메모리 관리 철학은 ‘소유권’이라는 단 하나의 단순한 규칙에서 시작합니다.

모든 값(value)은 단 하나의 소유자(owner) 변수만을 가집니다.

소유자가 스코프(scope, 유효 범위)를 벗어나면, 그 값은 자동으로 메모리에서 해제(drop)됩니다.

소유권은 다른 변수로 ‘이동(move)’될 수 있으며, 이동 후 원래의 소유자는 더 이상 유효하지 않습니다.

이 세 가지 규칙은 매우 강력한 효과를 낳습니다. 하나의 값은 오직 하나의 소유자만이 해제할 수 있으므로, ‘이중 해제(double free)’ 오류가 원천적으로 불가능해집니다. 또한, 소유권이 이동하면 이전 변수는 사용할 수 없게 되므로, 이미 해제된 메모리를 사용하려는 ‘해제 후 사용(use-after-free)’ 오류 또한 원천적으로 컴파일 시점에 막아줍니다.

2. 빌림 (borrowing): 소유권 없이 안전하게 접근하기

만약 소유권 이동만이 유일한 데이터 전달 방식이라면, 함수에 값을 전달할 때마다 소유권이 계속 이동하여 매우 비효율적이고 불편할 것입니다. 이를 해결하기 위해 러스트는 ‘빌림’이라는 개념을 제공합니다. 이는 데이터의 소유권을 넘기지 않고, 특정 스코프 내에서 데이터에 대한 접근 권한(참조, reference)을 잠시 빌려주는 것입니다.

하지만 이 ‘빌림’에는 반드시 지켜야 할 엄격한 규칙이 있습니다.

특정 데이터에 대해, 여러 개의 ‘읽기 전용 빌림(immutable borrow, &T)’은 동시에 존재할 수 있습니다.

하지만 ‘수정 가능한 빌림(mutable borrow, &mut T)’은 단 하나만 존재할 수 있으며, 이 기간 동안에는 다른 어떤 빌림도 허용되지 않습니다.

컴파일러는 이 규칙을 통해, 하나의 데이터에 대해 동시에 여러 곳에서 수정하려는 시도나, 데이터를 읽는 동시에 수정하려는 시도를 컴파일 시점에 완벽하게 차단합니다. 이것이 바로 러스트가 ‘데이터 경쟁(data race)’을 원천적으로 방지하고 ‘두려움 없는 동시성’을 달성하는 핵심 원리입니다.

3. 생명주기 (lifetimes): 빌린 데이터의 유효 기간 보장

빌림이 있다면, 빌려온 것이 언제까지 유효한지를 보장하는 장치가 필요합니다. ‘생명주기’는 바로 이 ‘빌림(참조)’이 유효한 스코프, 즉 ‘생존 기간’을 컴파일러에게 알려주는 역할을 합니다.

컴파일러는 생명주기 분석을 통해, 빌려온 데이터가 소유자에 의해 먼저 해제되어 발생하는 ‘댕글링 포인터(dangling pointer)’ 문제를 방지합니다. 즉, “데이터의 실제 생존 기간보다, 그것을 빌려온 참조의 생존 기간이 더 길어지는” 위험한 상황을 절대로 허용하지 않습니다. 대부분의 경우 컴파일러가 생명주기를 자동으로 추론하지만, 복잡한 상황에서는 개발자가 명시적으로 생명주기를 지정하여 컴파일러의 분석을 돕습니다.

이 세 가지 개념, 즉 소유권으로 자원의 생애를 관리하고, 빌림으로 데이터 경쟁 없이 안전하게 공유하며, 생명주기로 댕글링 포인터를 방지하는 이 정교한 시스템은 ‘빌림 검사기(borrow checker)’라는 컴파일러의 일부에 의해 강제됩니다. 이 엄격한 검사기는 러스트의 가파른 학습 곡선의 주된 원인이기도 하지만, 동시에 러스트가 그토록 자랑하는 ‘성능 저하 없는 안전성’을 실현하는 심장과도 같은 존재입니다.