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June 13, 2022 2 minute read

Lifetime

Lifetime 은 rust 에서 reference 를 다룰 때 등장하는 개념으로, 말 그대로 reference 가 유효한 scope(정확히는 코드가 유효한 영역… lifetime 이 scope 와 다른 케이스도 존재함. ) 를 의미한다. 보통 함수나 객체가 reference 를 다룰 때 태그로 나타내는데 이는 rust compiler 가 해당 reference 가 invalidate 되는 것을 방지하기 위함이다.

Syntax

‘a 와 같은 식으로 표기한다. 여기서 a 는 우리가 일반 변수를 선언하듯이 lifeitme 에 이름을 준 것이다.

Generic type parameter

fn longest_with_an_announcement<'a, T>(
    x: &'a str,
    y: &'a str,
    ann: T,
) -> &'a str
where
    T: Display,
{
    println!("Announcement! {}", ann);
    if x.len() > y.len() {
        x
    } else {
        y
    }
}

Rust Compiler’s view

let x = 0;
let y = &x;
let z = &y;

개발자 입장에서 우리는 위의 코드를 작성하고 보지만, 컴파일러 입장에서는 아래와 같이 lifetime 을 생각하며 추론,컴파일을 한다.

// NOTE: `'a: {` and `&'b x` is not valid syntax!
'a: {
    let x: i32 = 0;
    'b: {
        // lifetime used is 'b because that's good enough.
        let y: &'b i32 = &'b x;
        'c: {
            // ditto on 'c
            let z: &'c &'b i32 = &'c y;
        }
    }
}

Subtype

JAVA, C# 같은 OOP 에 흔히 있는 개념으로 다음과 같은 관계를 의미한다.

Subtype 은 Supertype(혹은 Basetype) 보다 더욱 구체적인 type. ( Subtype inherits Basetype )

수학적으로는 S <: B

let s: Sub = ...;
let u: Base = s;      // ok!

물론 Rust 에서는 상속개념이 없기 때문에 type 에 대해서는 이와 같은 관계를 보기 힘들고, Lifetime 에서 Subtype 관계를 확인할 수 있다.

let s: &'longer str = ...;
let u: &'short str = s;     // ok!

lifetime 이 긴 reference 는 lifetime 이 짧은 reference 를 담을 수 없다. 왜냐면 short lifetime 의 변수가 제거가 된 이후에 long lifetime reference 로 접근한다는 것은 UAF(use-after-free) 혹은 dangling pointer 를 의미하기 때문. 따라서 long lifetime 은 short lifetime 의 subtype. 그렇기 때문에 &’static T 는 모든 &’x T 에 subtype 이다. ‘static 은 program lifetime.

Variance

Variance 는 위에서 설명한 Subtype 관계에 영향을 주는 Type Constructor 에 들어가는 generic parameter 의 속성이다. Variance 는 네 가지 정도로 분류될 수 있다.

Invariant : Cell 와 Cell 간의 관계. ( T 와 U 는 서로 다른 타입 )
Covariant : T 가 U 의 subtype 이라면 Vec 은 Vec 의 subtype ( T <: U <=> Vec <: Vec)
Contravariant :
Bivariant :

lifetime 이 subtype 에 영향을 주기 때문에 generic type 의 reference 를 받는다면 generic parameter 에 lifetime 을 함께 명시해줘야 한다.

Lifetime Elision

Reference : https://medium.com/@kennytm/variance-in-rust-964134dd5b3e

https://doc.rust-lang.org/nomicon/lifetime-elision.html

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