Rust가 도대체 뭐야? (+ Rust ownership 설명)

안녕하세요 오늘의 5분개발지식라디오~ 오늘의 주제는 Rust입니다. Rust라는 프로그래밍 언어가 있다라는 것을 여기저기서 들으셨을텐데요, 왜 쓰는지, 무엇이 장점인지를 살펴보도록 하겠습니다.

 

Rust의 장점을 알아보기 전에 Rust의 가장 큰 특징중 하나인 Ownership에 대해서 알아보겠습니다.

 

Rust는 garbage collector가 없는데요, 대신 ownership이라는 개념이 있습니다. 각 값에는 owner가 있고, 한번에 하나의 owner만 존재할 수 있습니다. 만약 이 owner가 scope에서 벗어나면, 값은 메모리에서 해제됩니다.

 

현재의 코드를 보시면 hello라는 값은 변수 s가 ownership을 가지고 있고, s가 괄호를 벗어나면, 즉, scope를 벗어나면 메모리에서 해제가됩니다. 괄호안의 scope에서는 s를 자유롭게 사용할 수 있죠.

 

다음 코드를 보시겠습니다. s1은 hello라는 값을 가지는 String타입입니다. 정확하게는 hello라는 값을 가지는 메모리에 대한 레퍼런스를 가지고 있죠. 그 다음 s2에게 s1의 레퍼런스를 넣어주는데요, 대부분의 언어에서 위의 코드는 지극히 정상적인 코드입니다. 

 

하지만 Rust는 다릅니다. s2에 s1의 레퍼런스를 넣는 과정에서 hello라는 값을 가지는 메모리의 ownership은 s2에게 넘어가고 s1은 더이상 해당 메모리에 접근할 수 없기때문에 가장 하단의 print에서 에러가 발생합니다. 위의 예시가 Rust의 ownership에 대해서 가장 잘 설명해주는 예시인 것 같습니다.

 

따라서 만약 같은 값을 사용하고 싶다면 현재의 코드처럼 clone을 해주어야합니다. 그럼 s1과 s2는 각각 다른 메모리를 참조하게 되기때문에 s1도 여전히 ownership을 가지고 있게 되고 계속해서 메모리에 접근할 수 있습니다.

 

밑의 예시는 변수의 값이 정수인 예시인데요, 정수와 같이 stack에 할당되는 primitive 타입들은 동작이 다릅니다. 다른 언어들도 primitive 타입은 변수를 통해 할당을 하더라도 값을 복사하는데요, Rust도 동일합니다. 따라서 y에 x를 할당한 이후에도 x도 여전히 메모리에 접근할 수 있습니다. 이는 x와 y가 서로 다른 메모리에 대해 ownership을 가지게 되기 때문입니다.

 

마지막으로 조금 더 복잡한 예시로 정리해보겠습니다. 다른부분은 비슷한데요, takes_ownership이라는 함수를 호출하는 부분을 살펴보겠습니다. s라는 변수가 takes_owneship의 인자로 넘어갈때, ownership은 takes_ownership함수의 some_string으로 넘어갑니다. 따라서 takes_ownership이 끝나는 시점에 hello라는 값을 가지는 메모리는 해제되고 some_string와 s모두 더이상 접근할 수 없습니다.

 

하지만 makes_copy로 넘어가는 x는 다릅니다. x는 정수타입이기때문에 makes_copy의 인자로 넘어가더라도 stack에 복사되어 some_integer가 복사본을 사용합니다. 따라서 makes_copy가 끝난 이후에도 x는 여전히 값에 접근할 수 있습니다.

 

Rust의 장점을 먼저 알아보겠습니다. 첫번째로 Rust는 성능이 매우 빠릅니다. 벤치마크 결과를 보면 C++와 비슷한 성능을 보여줍니다. 벤치마크용 알고리즘을 어떤것을 사용하는지에 따라 조금씩 달라질 수 있다는 점을 감안해주시면 될 것 같습니다.

 

두번째로 Rust는 크로스 플랫폼을 지향합니다. Rust는 3대 메이저 OS인 리눅스, 윈도우, 맥OS에서 모두 동작하며 이외에도 여러 플랫폼을 지원합니다. 이 때문에 최근에 Rust를 Web assembly로 컴파일하여 웹프로그래밍에서도 성능의 병목현상이 일어나는 곳에 rust를 부분적으로 도입하는 경우가 늘어나고 있죠. 컴파일이 완료되면 필요한 모든 소스는 바이너리에 같이 들어있기때문에 OS를 제외한 추가적인 runtime은 필요없다고 합니다. 

 

세번째로 Memory-safe합니다. C언어로 코딩을 해보셨다면 null이나 dangling 포인터로 애를 먹은 경험이 다들 있으셨을텐데요, Rust는 컴파일하는 과정에서 이런 에러들을 전부 걸러내준다고 합니다.

 

네번째로 앞서 설명드린 ownership방식을 사용하기 때문에 garbage collector가 없어 overhead가 적습니다.

 

마지막으로 Rust는 사용편의성이 좋다고 합니다. 다양한 내장 유틸리티 함수들을 가지고 있고, c와 c++ 개발자들이 rust를 사용하도록 하기위하여 c와 c++의 standard library들을 거의 모두 다 본인들의 standard library로 편입했다고 합니다.

 

하지만 Rust는 cross-platform을 지향하고 있기때문에 다른 플랫폼에서도 안정적으로 동작하는 것들만 가져왔다고 합니다. 그외에도 js개발자들이 많이 사용하는 npm처럼 cargo라는 써드파티 라이브러리 패키지 매니저를 사용하여 외부 라이브러리를 쉽게 가져다 쓸 수 있다고 합니다.

자 이제 Rust의 단점을 살펴보겠습니다.

 

첫번째로 일단 최신 언어라는 점입니다. Rust는 2015년에 1.0버전이 출시되었는데요, c와 c++와 달리 최근에 출시됐기때문에 아직까지 변동이 많습니다. 또, 무언가 문제가 생겼을때 비교적 레퍼런스가 적다는 점도 문제가 될 수 있습니다.

 

두번째로 어렵습니다. 앞서 설명들이 ownership 개념외에도 기성 프로그래밍 언어를 사용하시던 분들은 생소하실 컨셉들이 여러가지가 있고, 이는 처음 Rust를 접하는 개발자들에게 큰 러닝커브로 다가올 것 같습니다.

 

마지막으로 Rust는 시스템 레벨 언어로 사용될 수 있습니다. c와 c++과 동일하게 rust는 메모리에 직접 접근할 수 있습니다. 이 특징때문에 시스템 프로그래밍을 할때 많이 사용되는데요, 이게 왜 단점이 되냐면 개발자들이 많이 사용하는 파이썬과 같은 하이레벨 언어에 비해 코드가 길어질 여지가 있습니다.

 

성능이 그렇게 크리티컬한 요소가 아니라면 파이썬으로 1분만에 작성하여 돌아가는데 1초가 걸리는 것이 Rust로 30분걸려 작성하고 돌아가는데 300밀리세컨드 걸리는 것보다 더 효율적일 수 있습니다.

 

끝!