Rust (프로그래밍 언어)/문법

이 문서에서는 Rust 프로그래밍 언어로 프로그램을 개발하기 위한 프로세스와 언어 문법을 다룬다.

일단 Rust는 객체지향 프로그래밍(Object Oriented Programming)을 목적으로 만든 언어가 아니다. 따라서 C언어의 class 관련 기능은 물론이고, 캡슐화/다형성/상속에 직접 대응하는 기능이 언어 차원에서는 없다. Rust의 대표 특징 중 하나인 Trait 개념은 오히려 Javascript의 Prototype에 가까운 형태이나, Rust의 등호 기호(=)의 동작이 복사가 아닌 단방향 데이터 이동임을 생각하면 Trait는 Prototype과는 또 다르며, C++ 언어의 인터페이스와도 유사한 측면이 있는 등 Rust만의 독특한 특징으로 꼽힌다.

Cargo 기반 개발 환경 세팅 및 프로그램 기본 구조

물론 rustc로 직접 rs 파일을 컴파일할 수 있지만, 보통은 Rust의 공식 패키지 매니저인 cargo로 프로젝트를 생성한다.

cargo 사용법과 toml 파일

먼저 cargo new (프로젝트 명칭)으로 프로젝트를 생성한다.

프로젝트를 테스트할 때에는 cargo run으로 컴파일 및 실행을 동시에 하며, 배포할 때는 cargo build를 사용한다.

외부 라이브러리를 가져올 때는 cargo add (패키지 명칭)로 (프로젝트 명칭).toml 파일에 라이브러리 의존성을 추가한다.

rs 파일의 기본 구조

use std::time::{Duration, SystemTime};
use std::thread::sleep;

fn main() {
   let now = SystemTime::now();

   // we sleep for 2 seconds
   sleep(Duration::new(2, 0));
   match now.elapsed() {
       Ok(elapsed) => {
           // it prints '2'
           println!("{}", elapsed.as_secs());
       }
       Err(e) => {
           // an error occurred!
           println!("Error: {e:?}");
       }
   }
}

위 코드는 Rust의 SystemTime 구조체 예제에서 가져왔다. main 함수를 정의하면 거기가 프로그램의 진입점이 되고, use로 C++언어의 #include 전처리기와 네임스페이스 처리와 같은 기능을 동시에 수행한다.

참고로 내장 함수는 이름 끝에 !에 붙어 있으며, println!으로 문자열을 한 줄 출력하는 함수 등이 있다.

변수와 상수, 기본 연산

다음 접두어를 붙여 변수나 상수 등을 정의할 수 있다.

• const: 상수, 처음 정의한 뒤에 그 값은 물론이고, Trait로 가져온 메서드로도 내부의 데이터를 바꾸지 못한다.
• static: 프로그램이 끝날 때까지 남아있는 변수. 특정 상황에서는 변경이 가능하며, 이 때문에 이런 종류의 변수를 다루는 것은 unsafe하여 메모리 관련 에러를 낼 수 있다.
• let: 일반 변수 선언. 하지만 값을 변경하는 행위에 제한이 있어 Trait에 따라 정의된 메서드로만 바꾸는 것이 가능한 경우가 일반적이다.
• let mut: 완전히 자유로운 변경이 가능한 변수 선언. 이런 변수에 RAM 메모리 관련 기능을 넣는 것은 unsafe한 경우가 있다.

mut 접두어는 변수를 다루는 데에 높은 자유도를 보장하지만, Rust의 개발 배경이기도 한 C언어 등의 기존 시스템 프로그래밍용 언어의 환장할 수준의 메모리 관리 난이도를 Rust에도 가져오는 모순적인 문제로 인해 가급적 덜 쓰는 것을 권장한다. 특히 RAM 영역을 다루는 Trait가 있다면 mut를 최대한 안 쓰려고 하는 것이 매우 중요하다.

사칙연산과 나머지는 C와 동일하게 +, -, *, /, %이다. 또 연산 후 이동인 +=, -=, *=, /=, %=도 있으나, C언어의 1 증감 연산자인 ++, --는 없다.

비교 연산자는 C언어처럼 <. >, ==, !=, <=, >=이 있다. 단, IEEE 754 부동소수점 타입의 변수는 직접 좌변과 우변에 변수를 두지 말고 두 변수의 차를 f32::EPSILON 또는 f64::EPSILON과 비교하는 식으로 하여 정밀도에 따른 오차로 발생하는 부정확한 비교 문제를 예방해야 한다.

데이터 자료형

또 let var1: u32 = 32;let var2 = 32.5_f32; 같이 변수의 데이터 타입을 지정하여 변수명 뒤에 콜론과 함께 붙이거나 초기화 수치 뒤에 언더바와 함께 붙인다. 지정 가능한 타입은 다음과 같다.

• u8 : 부호 없는 8비트 정수
• u16 : 부호 없는 16비트 정수
• u32 : 부호 없는 32비트 정수
• u64 : 부호 없는 64비트 정수
• i8 : 부호 있는 8비트 정수
• i16 : 부호 있는 16비트 정수
• i32 : 부호 있는 32비트 정수
• i64 : 부호 있는 64비트 정수
• f32 : 32비트 IEEE 754 단정밀도 부동소수점 실수
• f64 : 64비트 IEEE 754 배정밀도 부동소수점 실수
• usize : CPU가 한 사이클에 처리 가능한 최대 비트 크기의 부호 없는 정수
• isize : CPU가 한 사이클에 처리 가능한 최대 비트 크기의 부호 있는 정수

그 외에 숫자 앞에 0b로 2진법, 0o로 8진법, 0x로 16진법 수치를 나타내며, println! 내장 함수로 이런 포맷으로 출력하려고 한다면 {} 대신 각각 {:b}, {:o}. {:x} 구문을 쓰면 된다.

변수 타입 캐스팅은 변수 뒤에 as (변환하려는 타입)를 붙여서 서로 다른 타입의 변수를 비교할 수 있다.

패키지에서 Crate 가져오기, 네임스페이스

주요 Crate

• num : 실수 외에 복소수 연산 같은 것도 지원한다.
• regex: 정규 표현식 라이브러리
• time: 시스템 시간 라이브러리
• rand: 임의의 숫자를 뽑는 Random Value 관련 기능