프로그래밍 언어 Rust의 역사, 특징, 단점에 대해!

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모질라 리서치에서 개발한 범용 프로그래밍 언어다. 안전하고 병렬적이며 실용적인 언어를 추구한다. 순수 함수형 프로그래밍, 액터 기반 병렬 프로그래밍, 명령형 프로그래밍, 객체 지향 프로그래밍 스타일을 지원한다. Rust에 대해 알아보겠다.

프로그래밍 언어 Rust의 역사

2010년 Graydon Hoare가 Mozilla Research에서 Rust의 개발을 시작했다. 이 언어는 시스템 프로그래밍 언어로써 메모리 안정성, 병행성, 성능을 강조하는 목표를 갖고 개발되었다. 초기에는 Mozilla 브라우저 엔진인 Gecko에 사용될 목적으로 개발되었다. 2011년에 Rust 커뮤니티의 참여를 통해 개발이 진행되었다. 초기에는 Rust 컴파일러가 진화하고 언어의 기본 설계 원칙과 기능들이 논의되었다. Rust의 주요 원칙 중 하나는 "실패하지 않는 추상화"로, 런타임 오류와 데이터 경쟁 상태를 방지하기 위해 언어 차원에서 안정성을 제공하는 것이다. 2012년에, Rust 개발팀은 이 언어의 컴파일러를 LLVM 프로젝트의 일부로 이전했다. LLVM은 강력한 코드 최적화와 다양한 플랫폼에서의 코드 생성을 제공하는 컴파일러 인프라다. Rust는 LLVM을 기반으로하여 컴파일 과정에서 최적화를 수행하고 효율적인 기계 코드를 생성할 수 있다. 2015년 Rust 1.0이 공개되었다. 이는 초기 개발자들이 Rust 언어의 안정성과 기능들을 충분히 검증한 결과물이었다. Rust 1.0은 언어의 안정성과 병행성, 생산성을 중요시하는 철학을 반영한 첫 번째 안정 버전이었다. 이 버전의 공개는 Rust 커뮤니티에 큰 영향을 주었으며, 해당 언어를 사용하려는 개발자들에게 신뢰를 주었다. 2018년에 Rust 2018 에디션이 출시되었다. 이 언어의 중요한 업데이트로, 개발자 경험을 개선하고 언어의 사용성과 표현력을 향상했다. Rust 2018 에디션에서는 모듈 시스템, 에러 핸들링, 언어 문법 등에 대한 개선사항이 포함되었다. 이에 따라 개발자들은 더욱 효과적으로 Rust 코드를 작성하고 관리할 수 있게 되었다.

특징

Rust의 핵심 개념 중 하나는 소유권 시스템이다. 이 시스템은 Rust의 메모리 안정성을 보장하는 핵심 메커니즘이다. 이 언어에서는 각각의 값에 대해 '소유권'이라는 개념을 부여하며, 한 번에 하나의 소유자만이 해당 값에 접근할 수 있다. 이에 따라 Rust는 컴파일 시간에 메모리 안정성을 검증하고, 데이터 경쟁과 같은 일반적인 버그를 방지한다. 또한, '빌'이라는 개념을 통해 메모리의 안전한 공유를 가능하게 한다. 빌은 값을 참조하는 임시적인 참조자로, 소유권을 이전하지 않고도 값에 접근할 수 있게 해준다. 빌은 가변성과 범위를 통해 안전한 메모리 공유를 지원하며, 런타임 비용이 거의 없다. Rust는 안전하고 효율적인 병행 프로그래밍을 지원한다. 메모리 안정성을 보장하는 소유권 시스템과 Rust가 지원하는 병행성 기능을 조합하여 데이터 경쟁과 스레드 안정성 문제를 방지한다. 이 언어는 스레드 간 안전한 메시지 전달을 위한 '액터' 모델을 지원하며, 공유 메모리 접근을 안전하게 조정하기 위한 '뮤텍스'와 '원자성'을 제공한다. Rust는 고수준의 추상화와 성능을 조화롭게 유지하는 것을 목표로 한다. Rust 컴파일러는 제로 비용 추상화(Zero-cost abstractions) 원칙에 따라 추상화를 수행하면서도 성능 손실이 없도록 최적화한다. 이는 Rust 개발자들이 고수준의 추상화를 사용하면서도 효율적인 기계 코드를 얻을 수 있다는 것을 의미한다. 위 언어는 강력한 패턴 매칭 기능을 제공하여 데이터 구조의 분해, 매칭, 바인딩을 간편하게 수행할 수 있다. 패턴 매칭을 통해 Rust 개발자는 코드를 더 명확하고 간결하게 작성할 수 있으며, 버그 발생 가능성을 줄일 수 있다. 안전한 병행성을 위해 데이터 경쟁과 메모리 안정성을 검사하는 동시성 기능도 제공한다. 'Send'와 'Sync' 트레이트를 사용하여 데이터의 안전한 공유와 전달을 보장한다. 또한 라이프타임 시스템을 통해 데이터의 유효 범위와 스레드 간 의존성을 추적하고 관리한다. 더 나아가, Rust는 다양한 플랫폼에서 동작할 수 있도록 크로스 플랫폼 개발을 지원한다. 이 언어의 컴파일러는 타깃 플랫폼에 맞게 최적화된 기계 코드를 생성할 수 있으며, 안정적인 ABI(응용 프로그램 바이너리 인터페이스)를 제공하여 외부 라이브러리와의 통합을 용이하게 한다.

단점

Rust는 다른 프로그래밍 언어와는 다른 개념과 독특한 문법을 가지고 있기 때문에 처음 접하는 개발자들은 많은 것을 배워야 한다. 이 언어의 소유권 시스템, 빌 메커니즘, 라이프타임 등의 개념을 이해하고 활용하기 위해서는 시간과 노력이 필요하다. 프로젝트 하나에 투입되기 위해 준비하는 시간이 오래 걸린다. 이 언어의 컴파일러는 매우 엄격하며, 안정성을 보장하기 위해 많은 제한과 규칙을 적용한다. 이는 개발자가 코드를 작성하고 디버그하는 과정에서 추가적인 노력을 필요로 할 수 있다. 컴파일 오류 메시지도 상세하고 복잡할 수 있어, 초보자는 이해하기 어렵다. Rust의 안정성과 성능에 대한 강조로 인해 코드 작성에 일정한 부가적인 작업이 필요하다. 위에서 이미 기술했던 소유권 규칙, 빌 메커니즘, 라이프타임 주석 등을 준수해야 하므로 코드 작성 시 조금 더 복잡하고 번거롭다. 따라서 초기 개발 단계에서는 생산성이 다소 저하될 수 있다. 위 언어는 여전히 상대적으로 젊은 언어이기 때문에 다른 언어들에 비해 생태계의 성숙도가 낮다. 일부 라이브러리나 도구는 기능이 부족하거나 문서화가 부족하다. 하지만 Rust 커뮤니티는 지속해서 발전하고 있으며, 이러한 문제점들은 점차 해결될 것으로 기대된다. 해당 커뮤니티는 점차 성장하고 있지만, 아직 다른 언어들에 비해 상대적으로 작은 규모다. 이는 지원 및 문제 해결에 있어서 다른 언어들에 비해 제한적인 자원을 갖고 있다는 것을 의미한다. 하지만 Rust 커뮤니티는 활발하며, 도움을 구할 수 있는 온라인 리소스와 커뮤니티 플랫폼들을 제공하고 있다.

결론

Rust는 안정성, 성능, 병행성을 제공하는 강력한 시스템 프로그래밍 언어로 인식되고 있으며, 많은 개발자가 이 언어의 잠재력을 인정하며 사용하고 있다. 현재도 지속해서 발전하고 있다. Rust 커뮤니티는 활발하게 확장되고, 다양한 오픈 소스 프로젝트와 기업에서 이를 사용하고 있다.