https://nimfsoft.art/ko/books/deconstructing-the-rust-discourse/#12-%EC%86%8C%EC%9C%A0%EA%B6%8C-%EB%B9%8C%EB%A6%BC-%EC%83%9D%EB%AA%85%EC%A3%BC%EA%B8%B0%EB%A5%BC-%ED%86%B5%ED%95%9C-%EB%A9%94%EB%AA%A8%EB%A6%AC-%EA%B4%80%EB%A6%AC

님프소프트 - 러스트 담론을 해체하다

님프소프트 - 러스트 담론을 해체하다

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1.2 소유권, 빌림, 생명주기를 통한 메모리 관리

러스트의 목표인 '가비지 컬렉터(GC) 없는 메모리 안전성'은 기존 방식과 구별됩니다. C/C++의 수동 관리는 오류 발생 가능성이 있으며, Java의 GC는 런타임 오버헤드를 수반합니다. 러스트는 이 문제를 해결하기 위해, 런타임이 아닌 컴파일 타임에 메모리 관리 규칙을 강제하는 시스템을 도입했습니다. 이는 소유권(ownership), 빌림(borrowing), 생명주기(lifetimes)라는 세 가지 개념으로 구성됩니다.

1. 소유권 (ownership): 모든 값에는 소유자가 있다

러스트의 메모리 관리는 '소유권' 규칙을 기반으로 합니다.

• 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 규칙들은 '이중 해제(double free)' 오류를 방지합니다. 또한, 소유권이 이동하면 이전 변수는 사용할 수 없으므로 '해제 후 사용(use-after-free)' 오류가 컴파일 시점에 방지됩니다.

2. 빌림 (borrowing): 소유권 없이 접근하기

소유권 이동만이 유일한 데이터 전달 방식일 경우, 비효율이 발생할 수 있습니다. 이를 해결하기 위해 러스트는 '빌림' 개념을 제공합니다. 이는 데이터의 소유권을 넘기지 않고, 특정 스코프 내에서 데이터에 대한 접근 권한(참조, reference)을 일시적으로 허용하는 것입니다.

'빌림'에는 다음과 같은 규칙이 적용됩니다.

• 특정 데이터에 대해, 여러 개의 '읽기 전용 빌림(immutable borrow, &T)'은 동시에 존재할 수 있습니다.
• '수정 가능한 빌림(mutable borrow, &mut T)'은 단 하나만 존재할 수 있으며, 이 빌림이 유효한 기간에는 다른 빌림이 허용되지 않습니다.

컴파일러는 이 규칙을 통해, 하나의 데이터에 대해 동시 수정 시도나 읽기와 수정의 동시 시도를 컴파일 시점에 차단합니다. 이것이 러스트가 '데이터 경쟁(data race)'을 방지하는 원리입니다.

3. 생명주기 (lifetimes): 빌린 데이터의 유효 기간 보장

'생명주기'는 '빌림(참조)'이 유효한 스코프, 즉 '생존 기간'을 컴파일러에 명시하는 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 상황을 허용하지 않습니다. 컴파일러가 생명주기를 자동으로 추론하는 경우가 많으나, 추론이 어려운 경우 개발자가 명시적으로 생명주기를 지정할 수 있습니다.

이 세 가지 개념, 즉 소유권으로 자원의 생애를 관리하고, 빌림으로 데이터 접근을 제어하며, 생명주기로 댕글링 포인터를 방지하는 시스템은 '빌림 검사기(borrow checker)'라는 컴파일러의 일부에 의해 강제됩니다. 이 검사기는 '성능 저하 없는 안전성'을 구현하는 메커니즘입니다.