개요
앞서 언급했듯이, 기본적으로 변수들은 불변성을 가진다. 이는 Rust가 코드를 안전하고, 병렬 처리하기 쉽도록 작성할 수 있게끔 우리를 유도하기 위한 방법이다. 또한 우리는 필요에 따라 변수를 가변성을 갖도록 설정할 수도 있다. 이제 Rust가 왜 불변성을 중시하는지, 그리고 때로는 그러한 선택을 하지 않아도 되는지, 그 이유에 대해 살펴보자.
변수가 불변성을 가질 때, 해당 변수명에 처음 값이 할당되면 그 값을 다신 바꿀 수 없다. 이 점을 명확히 하기 위해, 우선 프로젝트 디렉토리에서 cargo new variables 명령어를 사용하여 variables이라는 이름의 새 프로젝트를 생성해보자.
그리고 새로 만든 variables 디렉토리 안의 src/main.rs 파일을 열어 아래의 코드로 교체해보자.
파일명: src/main.rs
아래 코드는 컴파일되지 않는다.
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fn main() {
let x = 5;
println!("x의 값은: {}", x);
x = 6;
println!("x의 값은: {}", x);
}
이 프로그램을 저장하고 cargo run을 사용하여 실행해보자. 불변성 에러에 관한 에러 메시지가 출력되어야 한다:
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$ cargo run
Compiling variables v0.1.0 (file:///projects/variables)
error[E0384]: cannot assign twice to immutable variable `x`
--> *src/main.rs*:4:5
|
2 | let x = 5;
| -
| |
| first assignment to `x`
| help: consider making this binding mutable: `mut x`
3 | println!("The value of x is: {x}");
4 | x = 6;
| ^^^^^ cannot assign twice to immutable variable
For more information about this error, try `rustc --explain E0384`.
error: could not compile `variables` due to previous error
이 예시는 컴파일러가 우리의 프로그램에서 에러를 찾아내는 방법을 보여준다. 컴파일 에러는 골치 아픈 문제일 수 있지만, 이것은 프로그램이 아직 우리가 원하는 대로 안전하게 동작하지 않는다는 것일 뿐, 우리가 능력이 없는 개발자라는 의미는 아니다. 심지어 경험 많은 Rust 개발자조차도 컴파일 에러를 접하게 된다.
불변 변수 x에 두 번째 값을 할당하려 한 것이 에러의 원인이기 때문에, 불변 변수 x에 두 번 할당할 수 없다는 에러 메시지가 나타났다.
불변으로 지정된 값을 변경하려 할 때, 컴파일 시간에 에러를 받게 되는 것은 중요하다. 이러한 상황이 버그를 초래할 수 있기 때문이다. 코드가 어떤 값이 절대 바뀌지 않을 것이라는 가정하에 동작하는 경우, 다른 곳에서 그 값을 변경한다면, 해당 코드의 동작이 예상대로 이루어지지 않을 수 있다. 만약 값이 아주 가끔 변경되는 상황이라면, 이런 종류의 버그는 원인을 추적하기가 매우 어려울 수 있다.
Rust 컴파일러는 값을 변경하지 않을 것이라고 선언하면, 그 값이 정말로 변경되지 않도록 보장한다. 따라서 우리는 그것을 우리 스스로 직접 관리할 필요가 없다. 더 나아가 코드를 추론하기 더 쉽게 할 수 있다.
하지만 가변성도 굉장히 유용하며, 코드 작성을 더욱 편리하게 해준다. 변수는 기본적으로 불변이지만, mut을 변수명 앞에 추가함으로써 가변으로 만들 수 있다. mut은 이 변수의 값이 코드의 다른 부분에서 변경될 수 있음을 추후 코드를 읽을 사람들에게 명확히 전달한다.
이에 따라, src/main.rs 파일을 다음과 같이 변경해 보도록 하자:
파일명: src/main.rs
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fn main() {
let mut x = 5;
println!("x의 값은: {}", x);
x = 6;
println!("x의 값은: {}", x);
}
프로그램을 실행하면 다음과 같은 결과가 나타난다:
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$ cargo run
Compiling variables v0.1.0 (file:///projects/variables)
Finished dev [unoptimized + debuginfo] target(s) in 0.30s
Running `target/debug/variables`
x의 값은: 5
x의 값은: 6
mut을 사용하면 x에 바인딩된 값을 5에서 6으로 변경할 수 있다. 결국 가변성을 사용할지 여부는 개발자가 상황에 따라 판단하고, 결정해야 한다.
상수
변수와 유사하게, 상수도 변수명에 바인딩된 값을 가지며, 이 값은 변경할 수 없다. 하지만 상수와 변수 사이에는 몇 가지 차이점이 존재한다.
우선, 상수와 mut 키워드를 함께 사용할 수 없다. 상수는 단순히 기본 설정만 불변인 것이 아니라 항상 불변이기 때문이다. 상수는 let 키워드가 아닌 const 키워드를 사용하여 선언하며, 값의 타입을 반드시 명시해야 한다.
또한, 상수는 글로벌 스코프를 포함하여 어디에서나 선언할 수 있다. 이는 코드의 여러 부분에서 알아야 할 값들에 대해 유용하게 사용될 수 있다.
마지막으로, 상수는 상수 표현식에서만 설정할 수 있다. 즉, 상수는 런타임에 계산되어야 하는 값으로는 설정할 수 없다.
다음은 상수 선언의 예시이다:
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const THREE_HOURS_IN_SECONDS: u32 = 60 * 60 * 3;
상수의 이름은 THREE_HOURS_IN_SECONDS이며, 값은 분당 60초와 시간당 60분을 곱한 후, 이 프로그램에서 계산하고자 하는 3시간을 다시 곱한 값이다. Rust에서의 상수의 이름 규칙은 모든 글자를 대문자로 하고, 단어 사이에는 밑줄을 넣는 것이다. 컴파일러는 컴파일 시간에 제한된 연산들을 평가할 수 있으므로, 이 값을 10,800으로 직접 설정하기보다는, 계산 과정이 명확하게 드러나는 방식으로 표현하는 것이 더 이해하기 쉽고 검증하기에 용이하다.
상수는 선언된 스코프 내에서 프로그램이 실행되는 동안 계속해서 유효하다. 이러한 특성은 게임의 플레이어가 획득할 수 있는 최대 점수나 빛의 속도 등, 애플리케이션 영역에서 여러 부분이 공유할 수 있는 중요한 정보를 다룰 때 유용하게 사용된다.
프로그램 전반에 걸쳐 사용되는 하드코딩된 값들을 상수로 명명하는 것은, 그 값이 어떤 의미를 가지는지 코드의 유지 보수 담당자에게 명확히 전달하는 데 도움이 된다. 또한, 나중에 이러한 하드코딩된 값이 변경되어야 할 경우, 코드 내에서 변경해야 할 부분이 한 곳뿐이므로 매우 유용하다.
쉐도잉
숫자 맞추기 게임에서 본 것처럼, Rust에서는 기존에 선언된 변수와 동일한 이름의 새로운 변수를 선언할 수 있다. 이 경우, 첫 번째 변수는 두 번째 변수에 의해 쉐도잉되었다고 말한다. 이는 해당 변수명을 사용할 때 컴파일러가 두 번째 변수를 인식한다는 것을 의미한다. 결과적으로 두 번째 변수가 첫 번째 변수를 가리게 되어, 코드에서 변수명이 언급될 때마다 두 번째 변수만을 가리키게 된다. 이러한 쉐도잉은 let 키워드의 반복적인 사용과 동일한 변수명 사용을 통해 이루어진다:
파일명: src/main.rs
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fn main() {
let x = 5;
let x = x + 1;
{
let x = x * 2;
println!("내부 스코프의 x 값은: {x}");
}
println!("x의 값은: {x}");
}
이 프로그램은 처음에 x라는 이름의 변수에 5라는 값을 할당한다. 이어서 같은 이름의 새로운 변수를 선언하여 원래 x의 값에 1을 더하고, 결과적으로 x의 값이 6이 되게 한다. 추가적으로 중괄호를 사용하여 생성한 내부 스코프에서, 세 번째 let 문은 또다시 x를 쉐도잉하며 이전 값에 2를 곱해 x의 값이 12가 되도록 한다. 내부 스코프가 끝나면, 쉐도잉된 x는 사라지고 원래의 x 값인 6이 복원된다. 이 프로그램을 실행하면, 다음과 같은 결과를 확인할 수 있을 것이다:
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$ cargo run
Compiling variables v0.1.0 (file:///projects/variables)
Finished dev [unoptimized + debuginfo] target(s) in 0.31s
Running `target/debug/variables`
내부 스코프의 x 값은: 12
x의 값은: 6
쉐도잉은 변수를 가변(mutable)으로 표시하는 것과는 다르다. let 키워드를 사용하지 않고 변수에 재할당하려고 하면 컴파일 시간에 에러가 발생한다. let을 사용하면 값에 몇 가지 변형을 가할 수 있지만, 그 변형들이 완료된 후에는 해당 변수가 불변(immutable) 상태가 된다.
또한, let 키워드를 다시 사용함으로써 실질적으로 새 변수를 생성하기 때문에, mut와 쉐도잉 사이에는 또 다른 차이점이 존재한다. 즉, 변수의 타입을 변경할 수 있지만 이름은 동일하게 유지할 수 있다. 예를 들어, 우리의 프로그램이 사용자로부터 특정 텍스트 간격에 들어갈 공백 수를 입력받아 그 입력값을 숫자로 저장하고자 할 때를 생각해보자:
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let spaces = " ";
let spaces = spaces.len();
첫 번째 spaces 변수는 문자열 타입이고 두 번째 spaces 변수는 숫자 타입이다. 쉐도잉을 사용하면 spaces_str과 spaces_num과 같은 다른 이름을 사용할 필요 없이 spaces라는 동일한 이름을 재사용할 수 있다. 그러나 이 경우 mut를 사용하면, 컴파일 시간에 에러가 발생한다.
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let mut spaces = " ";
spaces = spaces.len();
에러 메시지는 변수의 타입을 변경할 수 없다고 지적한다:
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$ cargo run
Compiling variables v0.1.0 (file:///projects/variables)
error[E0308]: mismatched types
--> *src/main.rs*:3:14
|
2 | let mut spaces = " ";
| ----- expected due to this value
3 | spaces = spaces.len();
| ^^^^^^^^^^^^ expected `&str`, found `usize`
For more information about this error, try `rustc --explain E0308`.
error: could not compile `variables` due to previous error
이제 변수가 어떻게 작동하는지 알아보았으니, 변수가 가질 수 있는 다양한 자료형에 대해 자세히 알아보자.
출처: rust-lang book