Rust 의 Drop Trait 을 사용한 정리 작업

소개

Drop Trait 을 사용한 정리 작업에서 코드 실행에 오신 것을 환영합니다. 이 랩은 Rust Book의 일부입니다. LabEx 에서 Rust 기술을 연습할 수 있습니다.

이 랩에서는 Rust 의 Drop 트레이트를 살펴봅니다. 이 트레이트는 값이 스코프 밖으로 벗어날 때 정리 작업을 사용자 정의할 수 있도록 하며, 일반적으로 스마트 포인터에서 사용됩니다. drop 메서드를 제공하여 구현할 수 있으며, Rust 에 의해 자동으로 호출되어 명시적인 정리 코드가 필요하지 않게 됩니다.

Drop Trait 을 사용한 정리 작업에서 코드 실행

스마트 포인터 패턴에 중요한 두 번째 트레이트는 Drop입니다. 이 트레이트를 사용하면 값이 스코프 밖으로 벗어나기 직전에 발생하는 작업을 사용자 정의할 수 있습니다. 모든 타입에 대해 Drop 트레이트의 구현을 제공할 수 있으며, 해당 코드는 파일이나 네트워크 연결과 같은 리소스를 해제하는 데 사용될 수 있습니다.

스마트 포인터의 맥락에서 Drop을 소개하는 이유는 Drop 트레이트의 기능이 거의 항상 스마트 포인터를 구현할 때 사용되기 때문입니다. 예를 들어, Box<T>가 drop 될 때 박스가 가리키는 힙의 공간을 할당 해제합니다.

일부 언어에서는 일부 타입의 경우 프로그래머가 해당 타입의 인스턴스 사용을 마칠 때마다 메모리 또는 리소스를 해제하는 코드를 호출해야 합니다. 예로는 파일 핸들, 소켓 및 잠금이 있습니다. 만약 잊어버리면 시스템이 과부하되어 충돌할 수 있습니다. Rust 에서는 값이 스코프 밖으로 벗어날 때 특정 코드 조각이 실행되도록 지정할 수 있으며, 컴파일러가 이 코드를 자동으로 삽입합니다. 결과적으로 특정 타입의 인스턴스 사용이 완료된 프로그램의 모든 곳에 정리 코드를 배치하는 데 주의할 필요가 없으며, 여전히 리소스 누수를 방지할 수 있습니다!

Drop 트레이트를 구현하여 값이 스코프 밖으로 벗어날 때 실행할 코드를 지정합니다. Drop 트레이트는 self에 대한 가변 참조를 받는 drop이라는 메서드 하나를 구현하도록 요구합니다. Rust 가 drop을 호출하는 시점을 확인하기 위해, 지금은 println! 문으로 drop을 구현해 보겠습니다.

Listing 15-14 는 CustomSmartPointer 구조체를 보여줍니다. 이 구조체의 유일한 사용자 정의 기능은 인스턴스가 스코프 밖으로 벗어날 때 Dropping CustomSmartPointer!를 출력하여 Rust 가 drop 메서드를 실행하는 시점을 보여주는 것입니다.

Filename: src/main.rs

struct CustomSmartPointer {
    data: String,
}

1 impl Drop for CustomSmartPointer {
    fn drop(&mut self) {
      2 println!(
            "Dropping CustomSmartPointer with data `{}`!",
            self.data
        );
    }
}

fn main() {
  3 let c = CustomSmartPointer {
        data: String::from("my stuff"),
    };
  4 let d = CustomSmartPointer {
        data: String::from("other stuff"),
    };
  5 println!("CustomSmartPointers created.");
6 }

Listing 15-14: Drop 트레이트를 구현하는 CustomSmartPointer 구조체로, 정리 코드를 넣을 위치입니다.

Drop 트레이트는 prelude 에 포함되어 있으므로 스코프로 가져올 필요가 없습니다. CustomSmartPointer [1]에 Drop 트레이트를 구현하고 println! [2]을 호출하는 drop 메서드에 대한 구현을 제공합니다. drop 메서드의 본문은 타입의 인스턴스가 스코프 밖으로 벗어날 때 실행하려는 모든 로직을 넣는 곳입니다. 여기서는 Rust 가 drop을 호출하는 시점을 시각적으로 보여주기 위해 텍스트를 출력하고 있습니다.

main에서 [3]과 [4]에서 CustomSmartPointer의 두 인스턴스를 생성한 다음 CustomSmartPointers created [5]를 출력합니다. main [6]의 끝에서 CustomSmartPointer의 인스턴스가 스코프 밖으로 벗어나면 Rust 는 drop 메서드 [2]에 넣은 코드를 호출하여 최종 메시지를 출력합니다. drop 메서드를 명시적으로 호출할 필요가 없다는 점에 유의하세요.

이 프로그램을 실행하면 다음과 같은 출력을 볼 수 있습니다.

CustomSmartPointers created.
Dropping CustomSmartPointer with data `other stuff`!
Dropping CustomSmartPointer with data `my stuff`!

Rust 는 인스턴스가 스코프 밖으로 벗어날 때 자동으로 drop을 호출하여 우리가 지정한 코드를 호출했습니다. 변수는 생성된 역순으로 drop 되므로 d가 c보다 먼저 drop 되었습니다. 이 예제의 목적은 drop 메서드가 작동하는 방식에 대한 시각적 가이드를 제공하는 것입니다. 일반적으로는 print 메시지 대신 타입이 실행해야 하는 정리 코드를 지정합니다.

불행히도 자동 drop 기능을 비활성화하는 것은 간단하지 않습니다. drop을 비활성화하는 것은 일반적으로 필요하지 않습니다. Drop 트레이트의 요점은 자동으로 처리된다는 것입니다. 그러나 때때로 값을 일찍 정리하고 싶을 수 있습니다. 한 가지 예는 잠금을 관리하는 스마트 포인터를 사용할 때입니다. 동일한 스코프의 다른 코드가 잠금을 획득할 수 있도록 잠금을 해제하는 drop 메서드를 강제로 실행하고 싶을 수 있습니다. Rust 는 Drop 트레이트의 drop 메서드를 수동으로 호출할 수 없도록 합니다. 대신, 스코프가 끝나기 전에 값을 강제로 drop 하려면 표준 라이브러리에서 제공하는 std::mem::drop 함수를 호출해야 합니다.

Listing 15-14 의 main 함수를 Listing 15-15 와 같이 수정하여 Drop 트레이트의 drop 메서드를 수동으로 호출하려고 하면 컴파일러 오류가 발생합니다.

Filename: src/main.rs

fn main() {
    let c = CustomSmartPointer {
        data: String::from("some data"),
    };
    println!("CustomSmartPointer created.");
    c.drop();
    println!(
        "CustomSmartPointer dropped before the end of main."
    );
}

Listing 15-15: 일찍 정리하기 위해 Drop 트레이트의 drop 메서드를 수동으로 호출하려고 시도

이 코드를 컴파일하려고 하면 다음과 같은 오류가 발생합니다.

error[E0040]: explicit use of destructor method
  --> src/main.rs:16:7
   |
16 |     c.drop();
   |     --^^^^--
   |     | |
   |     | explicit destructor calls not allowed
   |     help: consider using `drop` function: `drop(c)`

이 오류 메시지는 drop을 명시적으로 호출할 수 없다고 명시합니다. 오류 메시지는 destructor라는 용어를 사용하는데, 이는 인스턴스를 정리하는 함수에 대한 일반적인 프로그래밍 용어입니다. destructor는 인스턴스를 생성하는 constructor와 유사합니다. Rust 의 drop 함수는 특정 destructor 입니다.

Rust 는 drop을 명시적으로 호출할 수 없도록 합니다. Rust 가 main의 끝에서 값에 대해 자동으로 drop을 호출하기 때문입니다. 이렇게 하면 Rust 가 동일한 값을 두 번 정리하려고 시도하기 때문에 double free 오류가 발생합니다.

값이 스코프 밖으로 벗어날 때 drop의 자동 삽입을 비활성화할 수 없으며, drop 메서드를 명시적으로 호출할 수도 없습니다. 따라서 값을 일찍 강제로 정리해야 하는 경우 std::mem::drop 함수를 사용합니다.

std::mem::drop 함수는 Drop 트레이트의 drop 메서드와 다릅니다. 강제로 drop 하려는 값을 인수로 전달하여 호출합니다. 이 함수는 prelude 에 있으므로 Listing 15-15 의 main을 수정하여 Listing 15-16 과 같이 drop 함수를 호출할 수 있습니다.

Filename: src/main.rs

fn main() {
    let c = CustomSmartPointer {
        data: String::from("some data"),
    };
    println!("CustomSmartPointer created.");
    drop(c);
    println!(
        "CustomSmartPointer dropped before the end of main."
    );
}

Listing 15-16: std::mem::drop을 호출하여 값이 스코프 밖으로 벗어나기 전에 명시적으로 drop

이 코드를 실행하면 다음이 출력됩니다.

CustomSmartPointer created.
Dropping CustomSmartPointer with data `some data`!
CustomSmartPointer dropped before the end of main.

Dropping CustomSmartPointer with datasome data! 텍스트는 CustomSmartPointer created.와 CustomSmartPointer dropped before the end of main. 텍스트 사이에 출력되어 drop 메서드 코드가 해당 시점에서 c를 drop 하기 위해 호출됨을 보여줍니다.

Drop 트레이트 구현에 지정된 코드를 여러 가지 방법으로 사용하여 정리를 편리하고 안전하게 만들 수 있습니다. 예를 들어, 이를 사용하여 자체 메모리 할당자를 만들 수 있습니다! Drop 트레이트와 Rust 의 소유권 시스템을 사용하면 Rust 가 자동으로 정리하므로 정리하는 것을 기억할 필요가 없습니다.

또한 여전히 사용 중인 값을 실수로 정리하여 발생하는 문제에 대해 걱정할 필요가 없습니다. 참조가 항상 유효하도록 보장하는 소유권 시스템은 값이 더 이상 사용되지 않을 때 drop이 한 번만 호출되도록 보장합니다.

Box<T>와 스마트 포인터의 몇 가지 특성을 검토했으므로 표준 라이브러리에 정의된 다른 몇 가지 스마트 포인터를 살펴보겠습니다.

요약

축하합니다! Drop Trait 을 사용한 정리 작업에서 코드 실행 랩을 완료했습니다. LabEx 에서 더 많은 랩을 연습하여 기술을 향상시킬 수 있습니다.