Rust 학습 노트 (5) - 빌림 상태는 언제까지 유효한가, lifetime

빌림이 영원하지 않다는 사실은 이 글에서 전제로 깔았지만, 그 유효 기간을 컴파일러가 어떻게 추적하는지는 따로 다뤄야 할 주제입니다. 바로 lifetime입니다.

빌림이 가리키는 데이터가 먼저 사라지면

let r;
{
    let i = 1;
    r = &i;
}
println!("{}", r);  // 컴파일 에러

error[E0597]: `i` does not live long enough
  --> 01_dangling_reference.rs:12:13
   |
11 |         let i = 1;
   |             - binding `i` declared here
12 |         r = &i;  // ❌ E0597: borrowed value does not live long enough
   |             ^^ borrowed value does not live long enough
13 |     }
   |     - `i` dropped here while still borrowed
14 |     println!("{}", r);
   |                    - borrow later used here

error: aborting due to 1 previous error

For more information about this error, try `rustc --explain E0597`.

lifetime이라는 이름이 가리키는 것

• 변수의 scope: 그 변수가 선언된 자리부터 block을 벗어나기 전까지

• 참조의 lifetime: 그 참조가 만들어진 자리부터 마지막으로 쓰이는 자리까지

변수 i의 scope     [─────────────────]
참조 r의 lifetime         [────]
                          │    │
                          │    └── r의 마지막 사용
                          └── r = &i

조건: r의 lifetime ⊂ i의 scope

'a라는 표기가 등장하는 순간

fn longest_broken(x: &str, y: &str) -> &str {
    if x.len() > y.len() { x } else { y }
}

error[E0106]: missing lifetime specifier
 --> 03_longest_with_annotation.rs:9:40
  |
9 | fn longest_broken(x: &str, y: &str) -> &str {
  |                      ----     ----     ^ expected named lifetime parameter
  |
  = help: this function's return type contains a borrowed value, but the signature does not say whether it is borrowed from `x` or `y`
help: consider introducing a named lifetime parameter
  |
9 | fn longest_broken<'a>(x: &'a str, y: &'a str) -> &'a str {
  |                  ++++     ++          ++          ++

error[E0425]: cannot find function `longest` in this scope
  --> 03_longest_with_annotation.rs:26:18
   |
26 |         result = longest(s1.as_str(), s2.as_str());
   |                  ^^^^^^^ not found in this scope

error: aborting due to 2 previous errors

Some errors have detailed explanations: E0106, E0425.
For more information about an error, try `rustc --explain E0106`.

fn longest<'a>(x: &'a str, y: &'a str) -> &'a str {
    if x.len() > y.len() {
        x
    } else {
        y
    }
}

잠깐, 그러면 매번 'a를 적어야 하는가

fn first_word(s: &str) -> &str {
    let bytes = s.as_bytes();
    for (i, &b) in bytes.iter().enumerate() {
        if b == b' ' {
            return &s[..i];
        }
    }
    &s[..]
}

'static 이라는 특수한 lifetime

let s: &'static str = "I have a static lifetime.";

fn create() -> &str {
    let s = String::from("hello");
    &s
}

컴파일러가 'static을 제안하는 에러를 만나면, 정말로 그 참조가 프로그램 전체에서 살아 있어야 하는지 먼저 생각해야 합니다. 대부분의 경우 그 에러는 dangling reference 또는 lifetime mismatch 때문에 발생하며, 'static을 박는 것은 해결이 아닙니다.

fn create() -> String {
    String::from("hello")
}

마무리

참고 자료

• The Rust Programming Language - Validating References with Lifetimes

• Rust By Example - Lifetimes

• Rust By Example - Static

• The Rustonomicon - Lifetimes

• Rust 학습 노트 (3) - Rust는 매 순간이 소유권 분쟁이다

• Rust 학습 노트 (4) - 빌려쓰는 법, borrow