러스트의 소유권

잠깐 메모리를 보고 가자

모든 프로그램은 컴퓨터 메모리의 사용 방법을 관리해야 함.
가비지 콜렉터가 있는 것도 있고, 없는 것도 있다. 없으면 직접 관리해줘야함.
한편, 메모리 구조는 다음과 같음
- 코드: 코드 영역
- 데이터: 정적 변수 및 전역 변수
- 힙: 동적 할당
- 스택: 정적 할당(매개 변수, 지역 변수)
스택은 따로 메모리 주소를 계산할 필요가 없어서 빠름. 왜? 그냥 일방적으로 쌓기만 하고, 마지막으로 쌓은 메모리 주소만 보고 계산하면 되니까. 그리고 스택에 들어가는 데이터는 이미 고정된 크기를 가지고 있음.
한편, 힙은 좀 복잡함. 런타임 시점이라 어떤게 들어갈지 모르니까 매번 저장할 공간이 있는지 따로 계산해야됨. 그러면 운영체제가 야! 여기 공간있다! 라고 하면서 지점을 표시해주는데 우린 이걸 얼로케이트, 할당이라고 부름. 힙에 저장된 데이터에 접근하는건 좀 느린데, 계속 포인터를 따라가야되서 그럼. 여기 가라 저기 가라 계속 돌리니까 메모리 속을 뛰어다니는거지.
곧 이 복잡하고 느린 힙을 관리하는게 러스트의 핵심인 ‘소유권’이라는 말.

소유권의 규칙 3가지

러스트의 각각의 값은 해당값의 오너(owner)라고 불리우는 변수를 갖고 있다.
한번에 딱 하나의 오너만 존재할 수 있다.
오너가 스코프 밖으로 벗어나는 때, 값은 버려진다(dropped).

{  // 아직 선언 안됐으므로 a는 유효하지 않음
  let s = "Hello, world"; // 유효
} // 스코프 끝. 유효하지 않음

스코프 안에서 s가 등장하면, 유효
이 유효기간은 스코프 밖으로 벗어날 때까지 지속

String 타입의 소유권

스트링 리터럴 기억나지? 리터럴은 이뮤터블, 즉 변하지 않는다. 근데 String 타입은 아니야. 변경 가능하고 커질 수 있는 텍스트를 지원하기 위해 만들어진 거니까.
이 말은 곧 런타임 시점에 얘 크기를 알 수 없다는 말이지. 그래서 메모리 공간 요청하고 할당받아야 하는데… 여기서 스트링의 메모리 요청 방법은 2개야.
1. 직접 수행한다 String::from을 호출하면 메모리 요청하고.
2. 가비지 콜렉터가 지워준다
러스트는 ‘스코프’를 활용해서 스코프 밖으로 벗어나는 순간 바로 소유권을 뺏아옴. 괄호가 닫힐때 자동으로 drop을 호출한다네.

근데 이게 러스트 코드 작성하는 방법에 당연히 영향을 주나봐. 이걸 보자.

let s1 = String::from("hello");
let s2 = s1;

스트링은 그냥 스트링 리터럴이 아니라 문자열의 내용물을 담고 있는 메모리의 포인터, 길이, 그리고 용량을 가지고 있음. 이 메타데이터 그룹은 스택에 저장되고, 실제 데이터는 힙에 저장됨.

근데 위 예제에서 s2 = s1 이라고 대입했을 때, 스택에 있는 데이터만 복사되고 힙에 있는 데이터는 복사되지 않음. 복사할 필요가 없지. 그냥 포인터가 힙에 있는 똑같은 데이터를 가리키면 되는거니까. 힙 데이터도 복사하는 순간 아까 말했던 메모리에서 이리 저리 뛸 수 밖에 없어서 느려짐.

근데 스코프를 벗어나면 소유권을 잃는다고 했는데, 그럼 s2 = s1 이고 힙에 있는 같은 데이터를 바라보는거니까 두 번 메모리를 해제하려고 하겠네?

이동

하지만 그런 일은 일어나지 않음. s1이 소유권을 잃으면서 힙에 있는 데이터가 사라지는게 아니라 그대로 s2를 위해 남아줌. 우리는 이걸 ‘move’, 이동이라고 부르기로 했음.

let s1 = String::from("hello");
let s2 = s1;
println!("{}, world!", s1);

당연히 이건 s1이 소유권을 잃고 스택에서 사라진 상태니까 오류가 날거임.

클론

근데 우리가 힙데이터까지 깊은 복사 쓰고 싶으면 어떻게함? 이때 클론을 쓰면 됨. 나머지 프로그래밍 언어도 다 유사한듯.

let s1 = String::from("hello");
let s2 = s1.clone();

println!("s1 = {}, s2 = {}", s1, s2);

이건 힙까지 다 복사한거라 위처럼 오류가 나지 않음.

복사

let x = 5;
let y = x;

println!("x = {}, y = {}", x, y);

이건 어떻게 될까? 정상적으로 출력됨. 스트링이라는 다르게 정수형은 이미 정해져있는 데이터고, 그래서 스택에 저장되기 때문.

카피가 가능한 데이터는 다음과 같다

u32와 같은 모든 정수형 타입들
true와 false값을 갖는 부울린 타입 bool
f64와 같은 모든 부동 소수점 타입들
Copy가 가능한 타입만으로 구성된 튜플들. (i32, i32)는 Copy가 되지만, (i32, String)은 안됩니다.

이 이상은 찬찬히 다시 보면서 어떻게 동작하는지 숙지해야지.

Date: January 14, 2023

Tags: DB