Rust 시작하기 | 메모리 안전한 시스템 프로그래밍 언어

들어가며

Rust란?

Rust는 원래 Mozilla에서 개발이 시작된 메모리 안전을 컴파일 타임(소스를 빌드할 때)에 잡는 시스템 프로그래밍 언어입니다. 힙 메모리는 소유권 규칙으로 다루는데, 값마다 열쇠가 하나라고 이해하시면 이후 글(소유권)로 자연스럽게 이어집니다.

특징:

• ✅ 메모리 안전: 컴파일 타임 보장
• ✅ 제로 코스트: 런타임(프로그램이 실제로 실행되는 때) 오버헤드 없음
• ✅ 동시성: 안전한 멀티스레딩
• ✅ 성능: C/C++ 수준
• ✅ 패키지 관리: Cargo 내장

Rust vs C++:

특징	Rust	C++
메모리 안전	컴파일 타임	런타임 (선택)
Null 포인터	없음 (Option)	가능
패키지 관리	Cargo	CMake, vcpkg
학습 곡선	가파름	매우 가파름

Cargo는 빌드·의존성·워크스페이스를 한 도구에 묶습니다. C++ 쪽에서는 CMake가 빌드 생성을, Conan·vcpkg가 라이브러리 공급을 나눠 담는 경우가 많고, npm·Go 모듈·Python pip·uv·Poetry와 “의존성 선언·락”을 대응시켜 보면 생태계 차이가 분명해집니다. C++ 빌드 시스템 완전 비교에서 언어별 철학을 더 깊게 다룹니다.

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1. 설치

rustup 설치

Windows:

1. rustup.rs 다운로드
2. 설치 프로그램 실행

Mac/Linux:

curl --proto '=https' --tlsv1.2 -sSf https://sh.rustup.rs | sh

설치 확인

rustc --version
cargo --version

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2. Hello World

프로젝트 생성

cargo new hello_rust
cd hello_rust

src/main.rs

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

실행

cargo run

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3. Cargo

프로젝트 구조

hello_rust/
├── Cargo.toml
├── Cargo.lock
└── src/
    └── main.rs

Cargo.toml

[package]
name = "hello_rust"
version = "0.1.0"
edition = "2021"

[dependencies]

명령어

cargo new project_name    # 프로젝트 생성
cargo build              # 빌드
cargo run                # 빌드 + 실행
cargo test               # 테스트
cargo check              # 빠른 체크
cargo build --release    # 릴리스 빌드

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4. 기본 문법

변수

fn main() {
    // 불변 (기본)
    let x = 5;
    // x = 6;  // 에러!
    
    // 가변
    let mut y = 5;
    y = 6;  // OK
    
    // 타입 명시
    let z: i32 = 10;
}

함수

fn add(a: i32, b: i32) -> i32 {
    a + b  // return 생략 가능
}

fn main() {
    let result = add(10, 20);
    println!("결과: {}", result);
}

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5. 소유권 (Ownership)

기본 개념

Rust의 소유권(Ownership) 시스템은 메모리 안전성을 보장하는 핵심 개념입니다:

fn main() {
    // String::from: 힙에 문자열 할당
    let s1 = String::from("hello");
    
    // 소유권 이동 (Move)
    // s1의 소유권이 s2로 이동
    // 이제 s1은 무효화됨 (더 이상 사용 불가)
    let s2 = s1;
    
    // println!("{}", s1);  // 컴파일 에러!
    // "value borrowed here after move"
    // s1은 이미 소유권을 잃어서 사용할 수 없음
    
    println!("{}", s2);  // ✅ OK - s2가 소유권을 가짐
}

왜 이렇게 동작하나?

• C++에서는 s2 = s1 후에도 둘 다 사용 가능 → 이중 해제(double free) 위험
• Rust는 소유권을 이동시켜 한 번에 하나만 소유 → 안전

참조 (Borrowing)

소유권을 이동하지 않고 빌려서 사용하는 방법입니다:

fn main() {
    let s1 = String::from("hello");
    
    // &s1: s1을 빌려줌 (소유권은 유지)
    // 불변 참조 (Immutable Reference)
    let len = calculate_length(&s1);
    
    // s1은 여전히 유효 (소유권을 빌려줬다가 돌려받음)
    println!("{} 길이: {}", s1, len);  // ✅ s1 사용 가능
}

fn calculate_length(s: &String) -> usize {
    // s는 참조일 뿐, 소유권이 없음
    // 함수가 끝나도 s가 가리키는 데이터는 해제되지 않음
    s.len()
}
// s가 스코프를 벗어나도 아무 일도 일어나지 않음 (소유권이 없으므로)

참조의 규칙:

• 여러 개의 불변 참조 가능 (읽기만)
• 가변 참조는 단 하나만 가능 (쓰기)
• 불변 참조와 가변 참조는 동시에 존재 불가

가변 참조

데이터를 수정하려면 가변 참조(Mutable Reference)를 사용합니다:

fn main() {
    // mut: 변수를 가변으로 선언
    let mut s = String::from("hello");
    
    // &mut s: 가변 참조로 빌려줌
    change(&mut s);
    
    // 수정된 값 확인
    println!("{}", s);  // hello, world
}

fn change(s: &mut String) {
    // s는 가변 참조이므로 수정 가능
    // push_str: 문자열 끝에 추가
    s.push_str(", world");
}

가변 참조의 제약:

let mut s = String::from("hello");

let r1 = &mut s;
// let r2 = &mut s;  // 컴파일 에러!
// "cannot borrow `s` as mutable more than once at a time"
// 가변 참조는 동시에 하나만 허용 → 데이터 경쟁 방지

r1.push_str(" world");

Rust의 안전성 보장:

• 동시에 여러 가변 참조 불가 → 데이터 경쟁 방지
• 참조가 있는 동안 원본 수정 불가 → 댕글링 포인터 방지
• 컴파일 타임에 모두 검사 → 런타임 오버헤드 없음

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6. 데이터 타입

스칼라 타입

// 정수
let a: i8 = 127;
let b: i32 = 2147483647;
let c: u32 = 4294967295;

// 실수
let x: f32 = 3.14;
let y: f64 = 3.14159;

// 불리언
let t: bool = true;
let f: bool = false;

// 문자
let c: char = 'A';
let emoji: char = '😀';

복합 타입

// 튜플
let tup: (i32, f64, char) = (500, 6.4, 'A');
let (x, y, z) = tup;
println!("{}, {}, {}", x, y, z);

// 배열
let arr = [1, 2, 3, 4, 5];
let first = arr[0];

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7. 실전 예제

예제: 간단한 계산기

fn main() {
    println!("=== 계산기 ===");
    
    let a = 10;
    let b = 5;
    
    println!("{} + {} = {}", a, b, add(a, b));
    println!("{} - {} = {}", a, b, subtract(a, b));
    println!("{} * {} = {}", a, b, multiply(a, b));
    println!("{} / {} = {}", a, b, divide(a, b));
}

fn add(a: i32, b: i32) -> i32 { a + b }
fn subtract(a: i32, b: i32) -> i32 { a - b }
fn multiply(a: i32, b: i32) -> i32 { a * b }
fn divide(a: i32, b: i32) -> i32 { a / b }

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정리

핵심 요약

1. Rust: 메모리 안전한 시스템 언어
2. Cargo: 빌드 도구 + 패키지 관리자
3. 소유권: 메모리 안전성의 핵심
4. 불변: 기본적으로 불변
5. 성능: C/C++ 수준

다음 단계

• Rust 소유권
• Rust 구조체와 열거형
• Rust 에러 처리

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