Rust(프로그래밍 언어)

fn main() {
    println!("Hello, world!");
}

러스트 Rust
<colbgcolor=#fff,#1f2023><colcolor=#1f2023,#fff> 최초 개발자	그레이던 호어
개발	모질라 재단 → 러스트 재단
안정 버전	1.83.0 ( 2024년 11월 28일)
| | | |

1. 개요

2. 역사

3. 언어의 특징

3.1. 안전한 메모리 관리

3.1.1. 소유권과 수명

3.1.2. 가변성

• 한번 초기화된 변수는 기본적으로 읽기만 가능하고 변경이 불가능하다.
• 특정 cell[18]로 정의된 변수나 그에 대한 참조자는 가변성 없이도 내부 데이터를 바꿀 수 있다.
• mut 키워드를 통해 변경 가능한 변수를 선언할 수 있다.
• 참조의 경우, 변경 불가능한 변수를 변경 가능한 변수로 참조할 수 없다.
• 가변 참조자는 스코프 내에서 두 개 이상 선언될 수 없다.

3.2. 철저한 에러 관리

#!syntax rust
use std::error::Error;

fn foo() -> Result<(), Box<dyn Error>> {
    bar()?;         // bar()에서 에러가 발생하면 이를 즉시 반환한다.
    Ok(())
} 

3.3. 편리한 열거형

#!syntax rust
enum Action {
    Hello(String),
    Call { country: u16, number: String },
    ThankYou(String, i32),
    Unknown,
}

let action = Action::Hello(String::from("namu"));

match action {
    Action::Hello(name) => println!("hello {} again !", name),
    Action::Call { country, number } => println!("call at +{}{}", country, number),
    _ => println!("sorry, i do not know that action :("),
}

#!syntax rust
enum State {
    Running,
    Waiting,
    Terminated,
}

let process_state = State::Waiting;

match process_state {
    State::Running => do_something(),
    State::Terminated => cleanup_process(),
    // error[E0004]: non-exhaustive patterns: `Waiting` not covered
    // State가 가질 수 있는 값의 종류는 3가지이지만, 위 코드에서는 2가지밖에 검사되지 않았다.
    // 에러를 없애려면 나머지 경우를 처리하는 코드를 추가한다.
    // State::Waiting => todo!()
    // 남은 패턴을 한번에 처리하려면 _(wildcard pattern)을 사용한다.
    // _ => todo!()
};

#!syntax rust
enum Option<T> {
    None,
    Some(T),
} 

3.4. 트레이트

3.4.1. 특수한 트레이트

• Send: 타입 T가 스레드 경계선을 넘나들 수 있음을 명시한다.
• Sync: 타입 T의 참조가 스레드 경계선을 넘나들 수 있음을 명시한다. T: Sync 는 &T: Send 와 동치이다. 기본적으로 모든 primitive type (u8, char 등) 은 Send/Sync 이고 이들을 사용한 파생 타입 또한 Send/Sync 이기 때문에 일반적으로 신경쓰지 않아도 변수를 자유롭게 스레드 간에 공유할 수 있다. 포인터와 같이 Send/Sync가 구현되지 않는 타입을 포함하는 경우 Send/Sync가 자동으로 구현되지 않는다. 개발자가 unsafe를 명시하여 구현할 수는 있으며 이 경우 스레드 안전성은 개발자가 책임을 갖게 된다. (예시: Cell<T>, AtomicUsize<T>)
• Clone: 완전한 복제를 제공하도록 하는 트레이드. 이게 없는 객체는 =으로 이동 연산만 가능하다.
• Copy: 필요한 경우 a = b에서 이동 연산 대신 복사 연산을 수행하도록 하는 트레이트. 단순히 타입의 값을 복사하는 것으로 복사가 가능한 타입에만 자동으로 구현되며 이를 수동으로 구현하는 것은 불가능하며, 모든 자식 필드가 Copy를 구현하는 경우만 Copy매크로를 통해 derive할 수 있다. 모든 primitive type은 기본적으로 이 트레이트를 구현하고 있다. 일반적인 역참조의 경우 소유권 때문에 이동하지 못하거나 ToOwned를 써야 하는 반면, Copy를 구현하는 타입은 역참조만으로 값을 얻을 수 있다(정확히는 복사된다). 이는 Box<T>만 예외로, T가 Copy가 아니더라도 역참조로 소유권을 반환하는 유일한 경우이다.
• Deref/DerefMut: *(역참조) 연산을 구현하는 트레이트. 스마트 포인터를 만들 때 유용하며, 따라서 Deref를 구현하는 객체는 거의 대부분의 경우에 &T 와 동일하게 사용할 수 있다. 또한 Deref를 구현하는 타입을 함수로 전달할 때, 타입이 맞지 않으면 러스트 컴파일러는 암묵적 자동 역참조(implicit deref coercions)를 사용해 해당 타입을 재귀적으로 역참조한다. 예를 들어, 슬라이스만 받는 함수를 벡터의 참조를 통해서도 호출할 수 있는데, 이는 &Vec<T>의 deref가 &[T]타입을 반환하기 때문이다. #
• Sized: 컴파일 시 타입의 크기를 알 수 있는 경우를 명시. 기본적으로 모든 Trait bound에는 Sized가 암묵적으로 붙기 때문에 크기를 알 수 없는 타입을 받으려면 ?Sized를 사용해야 한다.
• Unpin: Pin을 통해 포인터가 고정된 타입을 이동 연산할 수 있는 경우를 명시.
• FnOnce/FnMut/Fn: 클로저 트레이트. 일반적인 트레이트와는 다르게 Fn(T, U, V...) -> R 처럼 튜플 형태의 인자 타입과 리턴 타입을 가진다. 함수 포인터와는 차이가 있는데, 함수 포인터는 컴파일 타입에 이미 모든 크기를 알 수 있는 포인터일 뿐이지만 클로저는 어떤 값을 캡처(capture)할지 미리 알 수 없기 때문에 크기를 알 수 없고 따라서 트레이트를 사용한다. 호출했을때 자기 자신을 소비(consume)하는 클로저라면 FnOnce, &mut self를 받아 내부 상태를 변경한다면 FnMut도, 자기 자신을 &self로만 참조한다면 Fn도 구현한다. 주로 고차 함수를 만들 때 쓰인다.

3.5. 하이지닉 매크로

• 매개 변수의 이름으로 인해 텍스트 중복이 되지 않도록 자동 처리된다.
• 매크로에 입력될 매개 변수의 타입을 지정할 수 있다.
• 메타 프로그래밍이 가능하다.

3.6. 비동기 프로그래밍

3.7. 제네릭

4. 개발 도구별 특징

4.1. 안전하고 강력한 컴파일러

4.2. 편리한 패키지 관리자

4.3. 여러 개발 도구의 지원

5. 주목받고 있는 언어

5.1. 개발자들이 가장 좋아하는 언어

5.2. 대기업에 주목받고 있는 언어

5.3. 운영체제 개발 언어

6. 사용 현황 및 전망

6.1. 전망

6.2. 기존 언어와의 비교

6.2.1. Rust vs C++

1. C++로 구현된 기존의 인프라
   C++는 수십년간 존재하던 언어로서 기존의 많은 프로그램이 C++ 기준으로 작성되어 있고 유지되고 있다. 대부분의 라이브러리는 다른 언어에 바인딩을 제공하는 경우가 많기 때문에 큰 문제가 되지 않지만, Qt와 같이 다중 상속을 사용하는 등의 복잡한 라이브러리는 바인딩이 매끄럽지 못하다. 그리고 대다수의 하드웨어들은 리소스 접근을 C/C++ 언어로 지원한다.
   
2. 아직은 생소한 언어
   대부분의 기업이나, 정부 기관 입장에서 Rust 언어는 아직은 생소하다. 프로그래밍 언어의 경우 대세가 바뀌기 까지 짧게는 10년[42]이 걸린다. C++로 작성된 기존의 프로그램을 유지 보수만 하고 있는 마당에 Rust 언어로 뭔가 덧붙이거나 다시 작성하지는 않을 것이다. 아직도 MFC 같은 레거시 라이브러리를 쓰는 경우도 많다.
   
3. 엄격하여 발생되는 불편함
   Rust 언어는 모든 객체의 수명과 참조자의 유효성을 정적 분석을 통해 컴파일러가 검증할 수 있도록 설계됐으며 이를 통해 메모리 안전성을 보장한다. 그런데 복잡한 참조자의 경우 lifetime parameter를 개발자가 직접 지정해줘야 할 때가 많다. 초보 개발자들은 이때 발생하는 에러와 복잡성에 골치를 앓게 된다. 그리고 철저한 에러 처리 규칙으로 인해 실질적으로 에러 발생 가능성이 없는 부분에도 컴파일러가 에러 처리를 하라는 경고 메시지를 출력한다. 다만 컴파일러가 원인을 이해하기 쉽게 설명해주고 수정안을 표시해주는 등 다른 언어들에 비해 비교적 친절한 편이다.

6.2.1.1. 결론

6.2.2. Rust vs Carbon

6.2.3. Rust vs Zig

6.3. 사용 현황

6.3.1. Rust를 사용하는 기업 및 단체

• Discord: 백엔드에 Go을 사용했지만 GC처리속도로 인해 러스트로 옮겼다 #. 또한 클라이언트 단에서도 비디오 인코딩을 위해 사용한다고 한다.
• Dropbox: 대표적으로 러스트를 사용하는 기업 중 하나. 파일 동기화 엔진을 모조리 러스트로 재작성했다고 한다 #.
• 리눅스 재단: Linux 커널 개발에 Rust를 도입했다. 리누스 토발즈도 30년간 리눅스 개발에 C++도입을 반대하고 C만 고집했지만 Rust 도입은 찬성했다.
• 마이크로소프트: 러스트 재단 초기 맴버중 하나로 2020년대부터 윈도우 커널 개발에 C++ 부분을 Rust로 대체중이며 그 성과의 일부중 하나로 Windows용 소프트웨어 개발에 사용되는 Windows SDK의 Rust 래퍼가 제공되고 있다.
• npm: C 언어로 짜여 있던 레지스트리 코드를 러스트로 옮긴 후 성능이 향상됐다. 현재는 yarn과 성능이 대등하다.
• Sentry: 실무에서 많이 쓰이는 에러 로깅 툴로, 소스맵 처리기의 성능 개선을 위해 Python서 Rust로 CLI를 교체했다.
• 솔라나: 러스트로 구현된 암호화폐. 자세한 내용은 해당 문서 참고.
• 트위터: 인메모리 캐시를 Rust로 재작성하여 기존 Memcached 대비 8배 성능 향상을 달성했다고 한다. #
• 러스트를 사용하는 다른 기업들.

6.3.2. Rust로 제작된 것들

• Servo: 사실상 러스트라는 언어가 탄생하게 된 이유인, 모질라 재단 산하의 브라우저 엔진 프로젝트.
• SWC/ STC: 한국인 개발자가 만든 JavaScript/ TypeScript 트랜스파일러 및 타입 체커로, 유명 SSR 프레임워크 Next.js에서 12버전부터 채택했으며 동일한 회사인 Vercel에서 개발한 TurboPack에서도 사용된다.
• OpenEthereum: 이더리움 클라이언트 구현체 중 하나
• 이더리움 클래식: 러스트와 C++를 사용해 만들어졌다.
• ripgrep: 러스트로 포팅한 유닉스의 grep명령어. 공식 가이드북인 the book에도 잠시 언급된다.
• Deno: Node.js와 같은 V8엔진을 사용하는 자바스크립트 런타임
• 퓨시아: 구글이 개발 중인 차세대 운영체제
• Redox: 역시 러스트로 개발 중인 유닉스 호환 운영체제
• Alacritty: OpenGL을 사용하는 터미널 에뮬레이터
• Ruffle: 어도비 플래시의 오픈소스 대체 버전. 2020년 플래시의 공식적 종료 이후로 현재 가장 활발한 프로젝트 중 하나이기도 하다.
• 노래하는 하리보봇: 국내에서 현재 가장 많이 쓰이는 디스코드 봇. Kotlin과 러스트를 사용해 개발됐다.
• fnm: Node.js의 버전 관리 툴
• Anki: 데스크탑 버전이 러스트와 Python으로 제작되었다.
• Fyrox3D: Rust로 만들어진, Rust를 지원하는 공식 에디터가 있는 오픈 소스 게임 엔진이다.
• Bevy: Rust로 만들어진 Rust 지원 오픈 소스 게임 엔진 2. 이 쪽은 아직 공식 에디터는 없다.
• slint: Rust로 만들어진 상용 크로스플랫폼 GUI 프레임워크
• freya: Rust로 만들어진 크로스플랫폼 GUI 프레임워크. 플러터처럼 Skia 엔진을 사용한다.
• Wasmer: WebAssembly 구현 런타임
• Tauri: 네이티브 웹뷰를 사용하는 크로스 플랫폼 GUI 프레임워크
• Rocket: Rust를 사용하는 웹 프레임워크
• Actix: Rust를 사용하는 웹 프레임워크
• Leptos: Rust를 사용하는 웹 프레임워크

7. 비판

8. 학습 자료

8.1. 도서

8.1.1. The book

러스트 프로그래밍 공식 가이드 The Rust Programming Language
원서	한국어 번역서
온라인 보기	한국어 번역문

8.1.2. 그 외

• 프로그래밍 러스트: 위의 The book을 읽은 후에 한 번 읽어보는 것도 좋다.
• Rust in Action 번역서: 한 줄 한 줄 짜면서 익히는 러스트 프로그래밍
• Rust for Rustaceans[44]: 중급자 이상에게 추천되는 책으로, The book이나 프로그래밍 러스트를 본 후에 읽는걸 권장한다.
• 만들면서 배우는 러스트 프로그래밍: 저자가 주로 파이썬 관련 서적을 집필한 사람이라 같은 동작을 하는 파이썬과 러스트 코드를 비교하는 방식으로 책이 쓰여져 있다. 기초 문법에 대해서 파이썬과 같다고 하고 자세한 설명 없이 휙 넘겨버리거나, 반복문은 여러 종류 중 파이썬과 비슷한 for문 하나만 다루고 넘어가는 등 생략된 부분이 있기 때문에 파이썬을 잘 안다면 이해에 도움이 될 수 있지만 프로그래밍 자체가 처음이라면 크게 도움이 되지 않을 수도 있다.
• 실전! 러스트로 배우는 리눅스 커널 프로그래밍: 위의 책과 비교할 때 특별히 생략된 내용이 없다는 장점이 있다. 다만 리눅스 커널 제작법에 대해 다루는데, 여기에 크게 관심이 없다면 해당 부분은 도움이 안 될 수 있다.
• 파이썬과 비교하며 배우는 러스트 프로그래밍: 가장 최신 도서로 다른 책들의 단점을 대부분 보완하고 있다. 러스트 문법을 파이썬 문법과 비교하며 배울 수 있다. 핵심 개념을 친절하고 자세하게 설명했기 때문에 러스트를 배우려다가 포기한 사람에게 가장 추천한다.

8.2. 유튜브

• Easy Rust Korean / Rust in a Month of Lunches 한국어판: 한국에 거주중인 캐나다인 프로그래머가 만든 러스트 강의 동영상이다.

8.3. 웹사이트

• Easy Rust: 위 유튜브 영상의 제작자가 만든 Rust강의 페이지, 영어로 되어 있다.
• 잡동사니: 위 유튜브 영상의 내용을 정리해놓은 블로그.
• Rust로 첫 번째 단계 수행: 마이크로소프트에서 제공하는 러스트 강의
• rustlings: 로컬 환경에 실습 채점 환경을 구축할 수 있게 해준다.
• Rust by Example 한국어 번역
• 파이썬 프로그래머를 위한 러스트 입문: 3월 중으로 책이 출판될 예정이다.
• Coding Insight Rust: 한국어로 된 문서이다.
• Tour of Rust: 러스트 강의를 보며 실습을 할 수 있는 사이트이다.
• 예제로 배우는 Rust 프로그래밍
• [Rust] Cheatsheet

9. 기타

• 현 시점에서는 C의 C99나 JavaScript의 ES2015같은 안정되고 문서화된 표준이 아직 없다는 비판 의견이 있다.[45] 다만 반론도 있고[46], Ferrocene(구 Sealed Rust) 같은 프로젝트도 있다.
• Rust Foundation이 러스트 로고, 도메인, Rust 상표가 들어간 대부분의 영리 목적의 이용을 제한하기로 발표하면서 논란이 일고 있다.[47][48][49]

10. 관련 링크

• crates.io: Rust의 커뮤니티 crates 저장소
• 개발팀 블로그
• Awesome Rust: Rust로 구현된 각종 라이브러리 모음
• This Week in Rust: Rust 주간 뉴스레터
• Rust 온라인 개발환경
• 러스트 관련 커뮤니티
• The Rust Programming Language Forum: 러스트 공식 유저 포럼이다.
• 한국 러스트 사용자 그룹
• 러스트 공식 디스코드 서버 (영어권)[50]]
• 러스트 커뮤니티 디스코드 서버 (영어권)[51]]
• r/rust