• Associated types are sometimes also called “output types”. The key observation is that the implementer, not the caller, chooses this type.

• Many standard library traits have associated types, including arithmetic operators and Iterator.

상속은 매크로를 사용하여 구현되며 많은 크레이트가 유용한 상속 매크로를 제공하여 유용한 기능을 추가합니다. 예를 들어 serde는 #[derive(Serialize)]를 사용하여 구조체의 직렬화 지원을 상속할 수 있습니다.

Exercise: Logger Trait

Let’s design a simple logging utility, using a trait Logger with a log method. Code which might log its progress can then take an &impl Logger. In testing, this might put messages in the test logfile, while in a production build it would send messages to a log server.

However, the StderrLogger given below logs all messages, regardless of verbosity. Your task is to write a VerbosityFilter type that will ignore messages above a maximum verbosity.

This is a common pattern: a struct wrapping a trait implementation and implementing that same trait, adding behavior in the process. What other kinds of wrappers might be useful in a logging utility?

use std::fmt::Display;

pub trait Logger {
    /// Log a message at the given verbosity level.
    fn log(&self, verbosity: u8, message: impl Display);
}

struct StderrLogger;

impl Logger for StderrLogger {
    fn log(&self, verbosity: u8, message: impl Display) {
        eprintln!("verbosity={verbosity}: {message}");
    }
}

fn do_things(logger: &impl Logger) {
    logger.log(5, "FYI");
    logger.log(2, "Uhoh");
}

// TODO: Define and implement `VerbosityFilter`.

fn main() {
    let l = VerbosityFilter { max_verbosity: 3, inner: StderrLogger };
    do_things(&l);
}

해답

use std::fmt::Display;

pub trait Logger {
    /// Log a message at the given verbosity level.
    fn log(&self, verbosity: u8, message: impl Display);
}

struct StderrLogger;

impl Logger for StderrLogger {
    fn log(&self, verbosity: u8, message: impl Display) {
        eprintln!("verbosity={verbosity}: {message}");
    }
}

fn do_things(logger: &impl Logger) {
    logger.log(5, "FYI");
    logger.log(2, "Uhoh");
}

/// Only log messages up to the given verbosity level.
struct VerbosityFilter {
    max_verbosity: u8,
    inner: StderrLogger,
}

impl Logger for VerbosityFilter {
    fn log(&self, verbosity: u8, message: impl Display) {
        if verbosity <= self.max_verbosity {
            self.inner.log(verbosity, message);
        }
    }
}

fn main() {
    let l = VerbosityFilter { max_verbosity: 3, inner: StderrLogger };
    do_things(&l);
}

제네릭

This segment should take about 40 minutes. It contains:

외부(다른언어) 함수들

Rust supports generics, which lets you abstract algorithms or data structures (such as sorting or a binary tree) over the types used or stored.

/// `n` 값에 따라 `even` 또는 `odd`를 선택합니다.
fn pick<T>(n: i32, even: T, odd: T) -> T {
    if n % 2 == 0 {
        even
    } else {
        odd
    }
}

fn main() {
    println!("선택한 숫자: {:?}", pick(97, 222, 333));
    println!("선택한 튜플: {:?}", pick(28, ("개", 1), ("고양이", 2)));
}

제네릭 데이터 타입

제네릭을 사용하여 필드의 타입을 추상화 할 수 있습니다:

#[derive(Debug)]
struct Point<T> {
    x: T,
    y: T,
}

impl<T> Point<T> {
    fn coords(&self) -> (&T, &T) {
        (&self.x, &self.y)
    }

    // fn set_x(&mut self, x: T)
}

fn main() {
    let integer = Point { x: 5, y: 10 };
    let float = Point { x: 1.0, y: 4.0 };
    println!("{integer:?} 및 {float:?}");
    println!("좌표: {:?}", integer.coords());
}

제네릭

Traits can also be generic, just like types and functions. A trait’s parameters get concrete types when it is used.

#[derive(Debug)]
struct Foo(String);

impl From<u32> for Foo {
    fn from(from: u32) -> Foo {
        Foo(format!("Converted from integer: {from}"))
    }
}

impl From<bool> for Foo {
    fn from(from: bool) -> Foo {
        Foo(format!("Converted from bool: {from}"))
    }
}

fn main() {
    let from_int = Foo::from(123);
    let from_bool = Foo::from(true);
    println!("{from_int:?}, {from_bool:?}");
}

제네릭 타입 제한(트레잇 경계)

제네릭을 이용하다 보면 타입이 어떤 트레잇을 구현하고 있어야 하는 경우가 있습니다. 그래야 그 트레잇의 메서드를 호출할 수 있기 때문입니다.

T: Trait 혹은 impl Trait를 사용하면 됩니다:

fn duplicate<T: Clone>(a: T) -> (T, T) {
    (a.clone(), a.clone())
}

// struct NotClonable;

fn main() {
    let foo = String::from("foo");
    let pair = duplicate(foo);
    println!("{pair:?}");
}

트레잇 구현하기(impl Trait)

트레잇 바운드와 유사하게 impl Trait 문법은 함수의 인자와 반환값에도 적용 가능합니다:

// 다음과 동일합니다:
//   fn add_42_millions<T: Into<i32>>(x: T) -> i32 {
fn add_42_millions(x: impl Into<i32>) -> i32 {
    x.into() + 42_000_000
}

fn pair_of(x: u32) -> impl std::fmt::Debug {
    (x + 1, x - 1)
}

fn main() {
    let many = add_42_millions(42_i8);
    println!("{many}");
    let many_more = add_42_millions(10_000_000);
    println!("{many_more}");
    let debuggable = pair_of(27);
    println!("디버그 가능: {debuggable:?}");
}

Exercise: Generic min

In this short exercise, you will implement a generic min function that determines the minimum of two values, using the Ord trait.

use std::cmp::Ordering;

// TODO: `main`에 사용되는 `min` 함수를 구현합니다.

fn main() {
    assert_eq!(min(0, 10), 0);
    assert_eq!(min(500, 123), 123);

    assert_eq!(min('a', 'z'), 'a');
    assert_eq!(min('7', '1'), '1');

    assert_eq!(min("hello", "goodbye"), "goodbye");
    assert_eq!(min("bat", "armadillo"), "armadillo");
}

해답

use std::cmp::Ordering;

fn min<T: Ord>(l: T, r: T) -> T {
    match l.cmp(&r) {
        Ordering::Less | Ordering::Equal => l,
        Ordering::Greater => r,
    }
}

fn main() {
    assert_eq!(min(0, 10), 0);
    assert_eq!(min(500, 123), 123);

    assert_eq!(min('a', 'z'), 'a');
    assert_eq!(min('7', '1'), '1');

    assert_eq!(min("hello", "goodbye"), "goodbye");
    assert_eq!(min("bat", "armadillo"), "armadillo");
}

Welcome Back

Including 10 minute breaks, this session should take about 3 hours and 10 minutes. It contains:

표준 라이브러리

This segment should take about 1 hour and 20 minutes. It contains:

표준 라이브러리

Rust comes with a standard library which helps establish a set of common types used by Rust libraries and programs. This way, two libraries can work together smoothly because they both use the same String type.

In fact, Rust contains several layers of the Standard Library: core, alloc and std.

• core includes the most basic types and functions that don’t depend on libc, allocator or even the presence of an operating system.
• alloc은 Vec, Box, Arc와 같이 전역 힙 할당이 필요한 타입을 포함합니다.
• 임베디드 러스트 응용프로그램은 주로 core만 사용하거나 가끔 alloc을 함께 사용합니다.

문서화주석 테스트

Rust comes with extensive documentation. For example:

• All of the details about loops.
• u8과 같은 기본 타입
• Standard library types like Option or BinaryHeap.

사실 자체 코드를 문서화할 수 있습니다.

/// 첫 번째 인수를 두 번째 인수로 나눌 수 있는지 확인합니다.
///
/// 두 번째 인수가 0이면 결과는 false입니다.
fn is_divisible_by(lhs: u32, rhs: u32) -> bool {
    if rhs == 0 {
        return false;
    }
    lhs % rhs == 0
}

콘텐츠는 마크다운으로 처리됩니다. 게시된 모든 Rust 라이브러리 크레이트는 rustdoc 도구를 사용하여 docs.rs에 자동으로 문서화됩니다. 일반적으로 API의 모든 공개 항목은 이 패턴을 사용하여 문서화됩니다.

항목 내부(예: 모듈 내부)의 항목을 문서화하려면 ’내부 문서 주석’이라고 하는 //! 혹은 /*! .. */를 사용하세요.

//! 이 모듈에는 정수의 분할 가능성과 관련된 기능이 포함되어 있습니다.

Duration

Option<T>의 일부 사용법은 이미 살펴봤습니다. ‘T’ 타입의 값을 저장하거나 아무것도 저장하지 않습니다. 예를 들어 String::find는 Option<usize>를 반환합니다.

fn main() {
    let name = "Löwe 老虎 Léopard Gepardi";
    let mut position: Option<usize> = name.find('é');
    println!("find의 반환값 {position:?}");
    assert_eq!(position.unwrap(), 14);
    position = name.find('Z');
    println!("find의 반환값 {position:?}");
    assert_eq!(position.expect("문자를 찾을 수 없음"), 0);
}

Option, Result

Result는 Option과 유사하지만 작업의 성공 또는 실패를 나타내며, 각각 타입이 다릅니다. 이는 표현식 연습에서 정의된 Res와 유사하지만 제네릭: Result<T, E>입니다. 여기서 T는 Ok 변형에 사용되고 E는 Err 변형에 표시됩니다.

use std::fs::File;
use std::io::Read;

fn main() {
    let file: Result<File, std::io::Error> = File::open("diary.txt");
    match file {
        Ok(mut file) => {
            let mut contents = String::new();
            if let Ok(bytes) = file.read_to_string(&mut contents) {
                println!("다이어리: {contents}({bytes}바이트)");
            } else {
                println!("파일 콘텐츠를 읽을 수 없습니다.");
            }
        }
        Err(err) => {
            println!("다이어리를 열 수 없습니다. {err}");
        }
    }
}

String

String은 힙에 할당되고 가변 길이의 표준 UTF-8 문자열 버퍼입니다:

fn main() {
    let mut s1 = String::new();
    s1.push_str("안녕하세요");
    println!("s1: len = {}, 용량 = {}", s1.len(), s1.capacity());

    let mut s2 = String::with_capacity(s1.len() + 1);
    s2.push_str(&s1);
    s2.push('!');
    println!("s2: len = {}, 용량 = {}", s2.len(), s2.capacity());

    let s3 = String::from("🇨🇭");
    println!("s3: len = {}, 문자 수 = {}", s3.len(), s3.chars().count());
}

String은 Deref<Target = str>을 구현합니다. 이는 , String 값에 대해서도 str의 모든 메서드를 호출 할 수 있다는 의미 입니다.

Vec

Vec 는 힙에 할당된 표준 가변 크기 버퍼입니다:

fn main() {
    let mut v1 = Vec::new();
    v1.push(42);
    println!("v1: len = {}, 용량 = {}", v1.len(), v1.capacity());

    let mut v2 = Vec::with_capacity(v1.len() + 1);
    v2.extend(v1.iter());
    v2.push(9999);
    println!("v2: len = {}, 용량 = {}", v2.len(), v2.capacity());

    // 요소가 있는 벡터를 초기화하는 표준 매크로입니다.
    let mut v3 = vec![0, 0, 1, 2, 3, 4];

    // 짝수 요소만 유지합니다.
    v3.retain(|x| x % 2 == 0);
    println!("{v3:?}");

    // 연속 중복 삭제
    v3.dedup();
    println!("{v3:?}");
}

Vec은 Deref<Target = [T]>를 구현합니다. 이는 Vec에서 슬라이스 메서드를 호출 할 수 있다는 의미입니다.

HashMap

HashDoS 공격으로부터 보호되는 표준 해시 맵입니다:

use std::collections::HashMap;

fn main() {
    let mut page_counts = HashMap::new();
    page_counts.insert("허클베리 핀의 모험".to_string(), 207);
    page_counts.insert("그림 동화".to_string(), 751);
    page_counts.insert("오만과 편견".to_string(), 303);

    if !page_counts.contains_key("레 미제라블") {
        println!(
            "{}의 책은 알고 있지만 레 미제라블은 알지 못합니다.",
            page_counts.len()
        );
    }

    for book in ["오만과 편견", "이상한 나라의 앨리스"] {
        match page_counts.get(book) {
            Some(count) => println!("{book}: {count}페이지"),
            None => println!("{book}을(를) 알 수 없습니다."),
        }
    }

    // 값을 찾을 수 없는 경우 .entry() 메서드를 사용하여 값을 삽입합니다.
    for book in ["오만과 편견", "이상한 나라의 앨리스"] {
        let page_count: &mut i32 = page_counts.entry(book.to_string()).or_insert(0);
        *page_count += 1;
    }

    println!("{page_counts:#?}");
}

연습문제: 카운터

이 연습에서는 매우 간단한 데이터 구조를 사용하여 제네릭으로 만듭니다. std::collections::HashMap을 사용하여 어떤 값이 표시되었는지, 각각 얼마나 표시되었는지 추적합니다.

Counter의 초기 버전은 u32 값에만 작동하도록 하드 코딩되어 있습니다. 추적 중인 값 타입에 대해 구조체 및 메서드를 제네릭으로 만듭니다. 그러면 Counter가 모든 타입의 값을 추적할 수 있습니다.

일찍 완료한 경우 entry 메서드를 사용하여, count 메서드를 구현하는 데 필요한 해시 조회 횟수를 절반으로 줄여보세요.

use std::collections::HashMap;

/// Counter는 각 T 타입 값이 표시된 횟수를 계산합니다.
struct Counter {
    values: HashMap<u32, u64>,
}

impl Counter {
    /// 새 Counter를 만듭니다.
    fn new() -> Self {
        Counter {
            values: HashMap::new(),
        }
    }

    /// 지정된 값의 발생 횟수를 셉니다.
    fn count(&mut self, value: u32) {
        if self.values.contains_key(&value) {
            *self.values.get_mut(&value).unwrap() += 1;
        } else {
            self.values.insert(value, 1);
        }
    }

    /// 지정된 값이 표시된 횟수를 반환합니다.
    fn times_seen(&self, value: u32) -> u64 {
        self.values.get(&value).copied().unwrap_or_default()
    }
}

fn main() {
    let mut ctr = Counter::new();
    ctr.count(13);
    ctr.count(14);
    ctr.count(16);
    ctr.count(14);
    ctr.count(14);
    ctr.count(11);

    for i in 10..20 {
        println!("{} 개의 {} 값을 발견했습니다.", ctr.times_seen(i), i);
    }

    let mut strctr = Counter::new();
    strctr.count("사과");
    strctr.count("오렌지");
    strctr.count("사과");
    println!("사과 {}개 받음", strctr.times_seen("사과"));
}

해답

use std::collections::HashMap;
use std::hash::Hash;

/// Counter는 각 T 타입 값이 표시된 횟수를 계산합니다.
struct Counter<T: Eq + Hash> {
    values: HashMap<T, u64>,
}

impl<T: Eq + Hash> Counter<T> {
    /// 새 Counter를 만듭니다.
    fn new() -> Self {
        Counter { values: HashMap::new() }
    }

    /// 지정된 값의 발생 횟수를 셉니다.
    fn count(&mut self, value: T) {
        *self.values.entry(value).or_default() += 1;
    }

    /// 지정된 값이 표시된 횟수를 반환합니다.
    fn times_seen(&self, value: T) -> u64 {
        self.values.get(&value).copied().unwrap_or_default()
    }
}

fn main() {
    let mut ctr = Counter::new();
    ctr.count(13);
    ctr.count(14);
    ctr.count(16);
    ctr.count(14);
    ctr.count(14);
    ctr.count(11);

    for i in 10..20 {
        println!("{} 개의 {} 값을 발견했습니다.", ctr.times_seen(i), i);
    }

    let mut strctr = Counter::new();
    strctr.count("사과");
    strctr.count("오렌지");
    strctr.count("사과");
    println!("사과 {}개 받음", strctr.times_seen("사과"));
}

표준 라이브러리

This segment should take about 1 hour and 40 minutes. It contains:

비교

이러한 트레잇은 값 간의 비교를 지원합니다. 모든 트레잇은 이러한 트레잇을 구현하는 필드를 포함하는 타입에 대해 상속될 수 있습니다.

PartialEq and Eq

PartialEq는 필수 메서드인 eq 및 제공된 ne 메서드를 사용하는 부분 등가 관계입니다. == 및 != 연산자는 이러한 메서드를 호출합니다.

struct Key {
    id: u32,
    metadata: Option<String>,
}
impl PartialEq for Key {
    fn eq(&self, other: &Self) -> bool {
        self.id == other.id
    }
}

Eq is a full equivalence relation (reflexive, symmetric, and transitive) and implies PartialEq. Functions that require full equivalence will use Eq as a trait bound.

PartialOrd 및 Ord

PartialOrd는 partial_cmp 메서드를 사용하여 부분 순서를 정의합니다. <, <=, >=, > 연산자를 구현하는 데 사용됩니다.

use std::cmp::Ordering;
#[derive(Eq, PartialEq)]
struct Citation {
    author: String,
    year: u32,
}
impl PartialOrd for Citation {
    fn partial_cmp(&self, other: &Self) -> Option<Ordering> {
        match self.author.partial_cmp(&other.author) {
            Some(Ordering::Equal) => self.year.partial_cmp(&other.year),
            author_ord => author_ord,
        }
    }
}

Ord는 전체 순서 지정이며 cmp는 Ordering을 반환합니다.

struct Key {
    id: u32,
    metadata: Option<String>,
}
impl PartialEq<u32> for Key {
    fn eq(&self, other: &u32) -> bool {
        self.id == *other
    }
}

Iterators

연산자 오버로드는 std::ops에 있는 다양한 트레잇들을 통해 구현됩니다:

#[derive(Debug, Copy, Clone)]
struct Point {
    x: i32,
    y: i32,
}

impl std::ops::Add for Point {
    type Output = Self;

    fn add(self, other: Self) -> Self {
        Self { x: self.x + other.x, y: self.y + other.y }
    }
}

fn main() {
    let p1 = Point { x: 10, y: 20 };
    let p2 = Point { x: 100, y: 200 };
    println!("{:?} + {:?} = {:?}", p1, p2, p1 + p2);
}

From과 Into

타입은 용이한 형변환을 위해 From과 Into를 구현합니다:

fn main() {
    let s = String::from("hello");
    let addr = std::net::Ipv4Addr::from([127, 0, 0, 1]);
    let one = i16::from(true);
    let bigger = i32::from(123_i16);
    println!("{s}, {addr}, {one}, {bigger}");
}

From이 구현되면 Into 역시 자동으로 구현됩니다:

fn main() {
    let s: String = "hello".into();
    let addr: std::net::Ipv4Addr = [127, 0, 0, 1].into();
    let one: i16 = true.into();
    let bigger: i32 = 123_i16.into();
    println!("{s}, {addr}, {one}, {bigger}");
}

테스트

Rust에는 암시적 타입 변환이 없지만 as를 사용한 명시적 변환은 지원됩니다. 이는 일반적으로 C 의미론을 따라 정의됩니다.

fn main() {
    let value: i64 = 1000;
    println!("as u16: {}", value as u16);
    println!("as i16: {}", value as i16);
    println!("as u8: {}", value as u8);
}

as의 결과는 Rust에서 항상 정의되며 여러 플랫폼에서 일관됩니다. 이는 기호를 변경하거나 더 작은 타입으로 변환할 때의 직관과 일치하지 않을 수 있습니다. 문서를 확인하고 명확하게 설명해 주세요.

Casting with as is a relatively sharp tool that is easy to use incorrectly, and can be a source of subtle bugs as future maintenance work changes the types that are used or the ranges of values in types. Casts are best used only when the intent is to indicate unconditional truncation (e.g. selecting the bottom 32 bits of a u64 with as u32, regardless of what was in the high bits).

For infallible casts (e.g. u32 to u64), prefer using From or Into over as to confirm that the cast is in fact infallible. For fallible casts, TryFrom and TryInto are available when you want to handle casts that fit differently from those that don’t.

Read와 Write

Read와 BufRead를 사용하면 u8 타입의 데이터 스트림을 읽을 수 있습니다:

use std::io::{BufRead, BufReader, Read, Result};

fn count_lines<R: Read>(reader: R) -> usize {
    let buf_reader = BufReader::new(reader);
    buf_reader.lines().count()
}

fn main() -> Result<()> {
    let slice: &[u8] = b"foo\nbar\nbaz\n";
    println!("슬라이스 내 줄: {}", count_lines(slice));

    let file = std::fs::File::open(std::env::current_exe()?)?;
    println!("파일 내 줄: {}", count_lines(file));
    Ok(())
}

이와 비슷하게, Write를 사옹하면 u8 타입의 데이터를 쓸 수 있습니다:

use std::io::{Result, Write};

fn log<W: Write>(writer: &mut W, msg: &str) -> Result<()> {
    writer.write_all(msg.as_bytes())?;
    writer.write_all("\n".as_bytes())
}

fn main() -> Result<()> {
    let mut buffer = Vec::new();
    log(&mut buffer, "안녕하세요")?;
    log(&mut buffer, "World")?;
    println!("로그 내역: {:?}", buffer);
    Ok(())
}

Default 트레잇

Default 트레잇은 어떤 타입에 대한 기본값을 제공합니다.

#[derive(Debug, Default)]
struct Derived {
    x: u32,
    y: String,
    z: Implemented,
}

#[derive(Debug)]
struct Implemented(String);

impl Default for Implemented {
    fn default() -> Self {
        Self("존 스미스".into())
    }
}

fn main() {
    let default_struct = Derived::default();
    println!("{default_struct:#?}");

    let almost_default_struct =
        Derived { y: "Y 설정됨".into(), ..Derived::default() };
    println!("{almost_default_struct:#?}");

    let nothing: Option<Derived> = None;
    println!("{:#?}", nothing.unwrap_or_default());
}

클로저(Closure)

클로저 혹은 람다표현식은 익명타입입니다. 이들은 Fn,FnMut, FnOnce 라는 특별한 트레잇을 구현합니다:

fn apply_with_log(func: impl FnOnce(i32) -> i32, input: i32) -> i32 {
    println!("Calling function on {input}");
    func(input)
}

fn main() {
    let add_3 = |x| x + 3;
    println!("add_3: {}", apply_with_log(add_3, 10));
    println!("add_3: {}", apply_with_log(add_3, 20));

    let mut v = Vec::new();
    let mut accumulate = |x: i32| {
        v.push(x);
        v.iter().sum::<i32>()
    };
    println!("accumulate: {}", apply_with_log(&mut accumulate, 4));
    println!("accumulate: {}", apply_with_log(&mut accumulate, 5));

    let multiply_sum = |x| x * v.into_iter().sum::<i32>();
    println!("multiply_sum: {}", apply_with_log(multiply_sum, 3));
}

fn make_greeter(prefix: String) -> impl Fn(&str) {
    return move |name| println!("{} {}", prefix, name);
}

fn main() {
    let hi = make_greeter("Hi".to_string());
    hi("Greg");
}

연습문제: 바이너리 트리

이 예에서는 기존의 “ROT13” 암호화를 구현합니다. 이 코드를 플레이그라운드에 복사하고 누락된 비트를 구현합니다. 결과가 여전히 유효한 UTF-8인지 확인하려면 ASCII 영문자만 회전하세요.

use std::io::Read;

struct RotDecoder<R: Read> {
    input: R,
    rot: u8,
}

// `RotDecoder`의 `Read` 트레잇을 구현합니다.

fn main() {
    let mut rot =
        RotDecoder { input: "Gb trg gb gur bgure fvqr!".as_bytes(), rot: 13 };
    let mut result = String::new();
    rot.read_to_string(&mut result).unwrap();
    println!("{}", result);
}

#[cfg(test)]
mod test {
    use super::*;

    #[test]
    fn joke() {
        let mut rot =
            RotDecoder { input: "Gb trg gb gur bgure fvqr!".as_bytes(), rot: 13 };
        let mut result = String::new();
        rot.read_to_string(&mut result).unwrap();
        assert_eq!(&result, "To get to the other side!");
    }

    #[test]
    fn binary() {
        let input: Vec<u8> = (0..=255u8).collect();
        let mut rot = RotDecoder::<&[u8]> { input: input.as_ref(), rot: 13 };
        let mut buf = [0u8; 256];
        assert_eq!(rot.read(&mut buf).unwrap(), 256);
        for i in 0..=255 {
            if input[i] != buf[i] {
                assert!(input[i].is_ascii_alphabetic());
                assert!(buf[i].is_ascii_alphabetic());
            }
        }
    }
}

각각 13자씩 회전하는 두 개의 RotDecoder 인스턴스를 함께 체이닝하면 어떻게 될까요?

해답

use std::io::Read;

struct RotDecoder<R: Read> {
    input: R,
    rot: u8,
}

impl<R: Read> Read for RotDecoder<R> {
    fn read(&mut self, buf: &mut [u8]) -> std::io::Result<usize> {
        let size = self.input.read(buf)?;
        for b in &mut buf[..size] {
            if b.is_ascii_alphabetic() {
                let base = if b.is_ascii_uppercase() { 'A' } else { 'a' } as u8;
                *b = (*b - base + self.rot) % 26 + base;
            }
        }
        Ok(size)
    }
}

fn main() {
    let mut rot =
        RotDecoder { input: "Gb trg gb gur bgure fvqr!".as_bytes(), rot: 13 };
    let mut result = String::new();
    rot.read_to_string(&mut result).unwrap();
    println!("{}", result);
}

#[cfg(test)]
mod test {
    use super::*;

    #[test]
    fn joke() {
        let mut rot =
            RotDecoder { input: "Gb trg gb gur bgure fvqr!".as_bytes(), rot: 13 };
        let mut result = String::new();
        rot.read_to_string(&mut result).unwrap();
        assert_eq!(&result, "To get to the other side!");
    }

    #[test]
    fn binary() {
        let input: Vec<u8> = (0..=255u8).collect();
        let mut rot = RotDecoder::<&[u8]> { input: input.as_ref(), rot: 13 };
        let mut buf = [0u8; 256];
        assert_eq!(rot.read(&mut buf).unwrap(), 256);
        for i in 0..=255 {
            if input[i] != buf[i] {
                assert!(input[i].is_ascii_alphabetic());
                assert!(buf[i].is_ascii_alphabetic());
            }
        }
    }
}

3일차 개요

오늘 다룰 내용은 다음과 같습니다.

• 메모리 관리, 수명, 빌림 검사기: Rust가 메모리 안전을 보장하는 방법
• 스마트 포인터: 표준 라이브러리 포인터 타입

일정 예약

Including 10 minute breaks, this session should take about 2 hours and 20 minutes. It contains:

메모리 관리

This segment should take about 1 hour. It contains:

프로그램 메모리 검토

프로그램은 두 가지 방법으로 메모리를 할당합니다.

• 스택: 로컬 변수를 위한 연속적인 메모리 영역.

  • 여기 저장되는 값은 컴파일 시 결정되는 고정 크기를 갖습니다.
  • 매우 빠름: 메모리 할당/반환이 단지 스택 포인터의 이동만으로 구현됩니다.
  • 관리가 쉬움: 함수가 호출되면 할당되고, 리턴하면 반환됩니다.
  • 스택에 있는 값들은 매우 높은 메모리 인접성을 가집니다.

• 힙: 함수 호출/리턴과 상관 없이 유지되는 값이 저장되는 곳.

  • 여기 저장되는 값은 프로그램 수행시 그 크기가 결정됩니다.
  • 스택 보다는 느림: 메모리 할당/반환시 해야 할 일이 좀 더 있습니다.
  • 메모리 인접성을 보장하지 않습니다.

예제

String을 하나 만들게 되면, 스택에는 고정된 크기의 메타 데이터가 생성되고, 힙에는 가변 크기의 데이터, 즉, 실제 문자열, 이 생성됩니다:

fn main() {
    let s1 = String::from("안녕하세요");
}

fn main() {
    let mut s1 = String::from("안녕하세요");
    s1.push(' ');
    s1.push_str("world");
    // 집에서는 하지 마세요. 교육 목적으로만 사용할 수 있습니다.
    // 문자열은 레이아웃을 보장하지 않으므로
    // 정의되지 않은 동작이 발생할 수 있습니다.
    unsafe {
        let (capacity, ptr, len): (usize, usize, usize) = std::mem::transmute(s1);
        println!("capacity = {capacity}, ptr = {ptr:#x}, len = {len}");
    }
}

자동 메모리 관리

전통적으로, 두 종류의 프로그래밍 언어가 있습니다:

• 메모리 관리가 프로그래머의 완전한 통제하에 있지만 수동(그래서 안전하지 않을 수 있는)인 언어: C, C++, Pascal, …
  • 프로그래머가 힙 메모리를 할당하거나 확보할 시기를 결정합니다.
  • 프로그래머는 포인터가 여전히 유효한 메모리를 가리키는지 확인해야 합니다.
  • 연구 결과에 따르면 프로그래머도 실수합니다.
• 메모리 관리가 런타임에 의해 되므로 안전하지만 자동(그래서 프로그래머가 개입할 여지가 적거나 없는)인 언어: Java, Python, Go, Haskell, …
  • 런타임 시스템은 메모리를 더 이상 참조할 수 없을 때까지 해제되지 않도록 합니다.
  • 일반적으로 참조 계산, 가비지 컬렉션 또는 RAII로 구현됩니다.

러스트는 이 둘을 혼합한 새로운 형태의 메모리 관리 기법을 제공합니다:

컴파일 시 올바른 메모리 관리를 강제함으로써 완전한 통제와 안전성 모두 제공.

이를 가능하게 하는 러스트의 컨셉은 명시적인 소유권입니다.

소유권

모든 변수 바인딩은 유효한 “범위(스코프)“를 가지며, 범위 밖에서 변수 사용하면 에러가 발생합니다:

struct Point(i32, i32);

fn main() {
    {
        let p = Point(3, 4);
        println!("x: {}", p.0);
    }
    println!("y: {}", p.1);
}

We say that the variable owns the value. Every Rust value has precisely one owner at all times.

At the end of the scope, the variable is dropped and the data is freed. A destructor can run here to free up resources.

Move 문법

(변수의) 할당은 _소유권_을 변수 간에 이동시킵니다:

fn main() {
    let s1: String = String::from("Hello!");
    let s2: String = s1;
    println!("s2: {s2}");
    // println!("s1: {s1}");
}

• s1을 s2에 할당하여 소유권을 이전시킵니다.
• s1의 스코프가 종료되면 아무 일도 없습니다: 왜냐하면 s1은 아무런 소유권이 없기 때문입니다.
• s2의 스코프가 종료되면 문자열 데이터는 해제됩니다.

s2로 이동 전 메모리:

s2로 이동 후 메모리:

값을 함수에 전달할때, 그 값은 매개변수에 할당됩니다. 이때 소유권의 이동이 일어납니다:

fn say_hello(name: String) {
    println!("안녕하세요 {name}")
}

fn main() {
    let name = String::from("Alice");
    say_hello(name);
    // say_hello(name);
}

std::string s1 = "Cpp";
std::string s2 = s1;  // s1의 데이터를 복제합니다.

Clone

값을 복사해야 하는 경우도 있습니다. Clone 트레잇을 사용하면 됩니다.

#[derive(Default)]
struct Backends {
    hostnames: Vec<String>,
    weights: Vec<f64>,
}

impl Backends {
    fn set_hostnames(&mut self, hostnames: &Vec<String>) {
        self.hostnames = hostnames.clone();
        self.weights = hostnames.iter().map(|_| 1.0).collect();
    }
}

복합 타입

이동이 기본 설정이지만, 특정 타입은 복사됩니다:

fn main() {
    let x = 42;
    let y = x;
    println!("x: {x}"); // would not be accessible if not Copy
    println!("y: {y}");
}

이러한 타입들은 Copy 트레잇을 구현합니다.

직접 만든 타입들도 Copy트레잇을 구현하여 복사를 할 수 있습니다:

#[derive(Copy, Clone, Debug)]
struct Point(i32, i32);

fn main() {
    let p1 = Point(3, 4);
    let p2 = p1;
    println!("p1: {p1:?}");
    println!("p2: {p2:?}");
}

• 할당 후, p1와 p2는 자신의 데이터를 소유합니다.
• 명시적으로 p1.clone()를 사용하여 데이터를 복사할 수 있습니다.

Drop 트레잇

Drop트레잇을 구현하면, 그 값이 스코프 밖으로 나갈 때 실행될 코드를 작성할 수 있습니다:

struct Droppable {
    name: &'static str,
}

impl Drop for Droppable {
    fn drop(&mut self) {
        println!("{} 삭제 중", self.name);
    }
}

fn main() {
    let a = Droppable { name: "a" };
    {
        let b = Droppable { name: "b" };
        {
            let c = Droppable { name: "c" };
            let d = Droppable { name: "d" };
            println!("B 블록에서 나가기");
        }
        println!("A 블록에서 나가기");
    }
    drop(a);
    println!("main에서 나가기");
}

연습문제: 빌드 타입

이 예에서는 모든 데이터를 소유하는 복잡한 데이터 타입을 구현합니다. 편의 함수를 사용하여 새로운 값을 하나씩 빌드하도록 지원하기 위해 ’빌더 패턴’을 사용합니다.

누락된 부분을 채우세요.

#[derive(Debug)]
enum Language {
    Rust,
    Java,
    Perl,
}

#[derive(Clone, Debug)]
struct Dependency {
    name: String,
    version_expression: String,
}

/// 소프트웨어 패키지를 나타냅니다.
#[derive(Debug)]
struct Package {
    name: String,
    version: String,
    authors: Vec<String>,
    dependencies: Vec<Dependency>,
    language: Option<Language>,
}

impl Package {
    /// Return a representation of this package as a dependency, for use in
    /// building other packages.
    fn as_dependency(&self) -> Dependency {
        todo!("1")
    }
}

/// 패키지용 빌더입니다. `build()`를 사용하여 `Package` 자체를 만듭니다.
struct PackageBuilder(Package);

impl PackageBuilder {
    fn new(name: impl Into<String>) -> Self {
        todo!("2")
    }

    /// 패키지 버전을 설정합니다.
    fn version(mut self, version: impl Into<String>) -> Self {
        self.0.version = version.into();
        self
    }

    /// 패키지 작성자를 설정합니다.
    fn authors(mut self, authors: Vec<String>) -> Self {
        todo!("3")
    }

    /// 종속 항목을 추가합니다.
    fn dependency(mut self, dependency: Dependency) -> Self {
        todo!("4")
    }

    /// 언어를 설정합니다. 설정하지 않으면 언어가 기본적으로 None으로 설정됩니다.
    fn language(mut self, language: Language) -> Self {
        todo!("5")
    }

    fn build(self) -> Package {
        self.0
    }
}

fn main() {
    let base64 = PackageBuilder::new("base64").version("0.13").build();
    println!("base64: {base64:?}");
    let log =
        PackageBuilder::new("log").version("0.4").language(Language::Rust).build();
    println!("log: {log:?}");
    let serde = PackageBuilder::new("serde")
        .authors(vec!["djmitche".into()])
        .version(String::from("4.0"))
        .dependency(base64.as_dependency())
        .dependency(log.as_dependency())
        .build();
    println!("serde: {serde:?}");
}

해답

#[derive(Debug)]
enum Language {
    Rust,
    Java,
    Perl,
}

#[derive(Clone, Debug)]
struct Dependency {
    name: String,
    version_expression: String,
}

/// 소프트웨어 패키지를 나타냅니다.
#[derive(Debug)]
struct Package {
    name: String,
    version: String,
    authors: Vec<String>,
    dependencies: Vec<Dependency>,
    language: Option<Language>,
}

impl Package {
    /// Return a representation of this package as a dependency, for use in
    /// building other packages.
    fn as_dependency(&self) -> Dependency {
        Dependency {
            name: self.name.clone(),
            version_expression: self.version.clone(),
        }
    }
}

/// 패키지용 빌더입니다. `build()`를 사용하여 `Package` 자체를 만듭니다.
struct PackageBuilder(Package);

impl PackageBuilder {
    fn new(name: impl Into<String>) -> Self {
        Self(Package {
            name: name.into(),
            version: "0.1".into(),
            authors: vec![],
            dependencies: vec![],
            language: None,
        })
    }

    /// 패키지 버전을 설정합니다.
    fn version(mut self, version: impl Into<String>) -> Self {
        self.0.version = version.into();
        self
    }

    /// 패키지 작성자를 설정합니다.
    fn authors(mut self, authors: Vec<String>) -> Self {
        self.0.authors = authors;
        self
    }

    /// 종속 항목을 추가합니다.
    fn dependency(mut self, dependency: Dependency) -> Self {
        self.0.dependencies.push(dependency);
        self
    }

    /// 언어를 설정합니다. 설정하지 않으면 언어가 기본적으로 None으로 설정됩니다.
    fn language(mut self, language: Language) -> Self {
        self.0.language = Some(language);
        self
    }

    fn build(self) -> Package {
        self.0
    }
}

fn main() {
    let base64 = PackageBuilder::new("base64").version("0.13").build();
    println!("base64: {base64:?}");
    let log =
        PackageBuilder::new("log").version("0.4").language(Language::Rust).build();
    println!("log: {log:?}");
    let serde = PackageBuilder::new("serde")
        .authors(vec!["djmitche".into()])
        .version(String::from("4.0"))
        .dependency(base64.as_dependency())
        .dependency(log.as_dependency())
        .build();
    println!("serde: {serde:?}");
}

스마트 포인터

This segment should take about 55 minutes. It contains:

Box<T>

Box는 힙 데이터에 대한 소유 포인터입니다:

fn main() {
    let five = Box::new(5);
    println!("five: {}", *five);
}

Box<T>은 Deref<Target = T>를 구현합니다. 이는 Box<T>에서 T 메서드를 직접 호출 할 수 있다는 의미입니다.

재귀 데이터나 동적크기의 데이터 타입은 Box타입을 사용해야 합니다:

#[derive(Debug)]
enum List<T> {
    /// A non-empty list: first element and the rest of the list.
    Element(T, Box<List<T>>),
    /// An empty list.
    Nil,
}

fn main() {
    let list: List<i32> =
        List::Element(1, Box::new(List::Element(2, Box::new(List::Nil))));
    println!("{list:?}");
}

#[derive(Debug)]
enum List<T> {
    Element(T, Box<List<T>>),
    Nil,
}

fn main() {
    let list: List<i32> =
        List::Element(1, Box::new(List::Element(2, Box::new(List::Nil))));
    println!("{list:?}");
}

Rc

Rc는 참조 카운팅 공유 포인터입니다. 여러 위치에서 동일한 데이터를 참조해야할 경우 사용합니다:

use std::rc::Rc;

fn main() {
    let a = Rc::new(10);
    let b = Rc::clone(&a);

    println!("a: {a}");
    println!("b: {b}");
}

• 멀티스레드 환경에서 작업하는 경우 Arc와 Mutex를 참조하세요.
• drop 가능한 순환 구조를 만들기 위해 공유 포인터를 Weak 포인터로 _다운그레이드_할 수도 있습니다.

트레잇 객체

트레잇 객체는 타입이 다른 값(예를 들어 컬렉션에 속한 각 값)들을 가질 수 있습니다:

struct Dog {
    name: String,
    age: i8,
}
struct Cat {
    lives: i8,
}

trait Pet {
    fn talk(&self) -> String;
}

impl Pet for Dog {
    fn talk(&self) -> String {
        format!("멍멍, 제 이름은 {}입니다.", self.name)
    }
}

impl Pet for Cat {
    fn talk(&self) -> String {
        String::from("냐옹!")
    }
}

fn main() {
    let pets: Vec<Box<dyn Pet>> = vec![
        Box::new(Cat { lives: 9 }),
        Box::new(Dog { name: String::from("Fido"), age: 5 }),
    ];
    for pet in pets {
        println!("Hello, who are you? {}", pet.talk());
    }
}

pets를 할당한 이후의 메모리 레이아웃:

연습문제: 바이너리 트리

바이너리 트리는 모든 노드에 두 개의 하위 요소(왼쪽과 오른쪽)가 있는 트리 유형 데이터 구조입니다. 각 노드가 값을 저장하는 트리를 만들겠습니다. 주어진 노드 N의 경우 N의 왼쪽 하위 트리에 있는 모든 노드는 더 작은 값을 포함하고, N의 오른쪽 하위 트리에 있는 모든 노드는 더 큰 값을 포함합니다.

지정된 테스트가 통과하도록 다음 타입을 구현합니다.

추가 크레딧: 값을 순서대로 반환하는 바이너리 트리에 대한 반복자를 구현합니다.

/// A node in the binary tree.
#[derive(Debug)]
struct Node<T: Ord> {
    value: T,
    left: Subtree<T>,
    right: Subtree<T>,
}

/// A possibly-empty subtree.
#[derive(Debug)]
struct Subtree<T: Ord>(Option<Box<Node<T>>>);

/// 바이너리 트리를 사용하여 값 집합을 저장하는 컨테이너입니다.
///
/// 동일한 값이 여러 번 추가되면 한 번만 저장됩니다.
#[derive(Debug)]
pub struct BinaryTree<T: Ord> {
    root: Subtree<T>,
}

// Implement `new`, `insert`, `len`, and `has`.

#[cfg(test)]
mod tests {
    use super::*;

    #[test]
    fn len() {
        let mut tree = BinaryTree::new();
        assert_eq!(tree.len(), 0);
        tree.insert(2);
        assert_eq!(tree.len(), 1);
        tree.insert(1);
        assert_eq!(tree.len(), 2);
        tree.insert(2); // 고유 항목이 아닙니다.
        assert_eq!(tree.len(), 2);
    }

    #[test]
    fn has() {
        let mut tree = BinaryTree::new();
        fn check_has(tree: &BinaryTree<i32>, exp: &[bool]) {
            let got: Vec<bool> =
                (0..exp.len()).map(|i| tree.has(&(i as i32))).collect();
            assert_eq!(&got, exp);
        }

        check_has(&tree, &[false, false, false, false, false]);
        tree.insert(0);
        check_has(&tree, &[true, false, false, false, false]);
        tree.insert(4);
        check_has(&tree, &[true, false, false, false, true]);
        tree.insert(4);
        check_has(&tree, &[true, false, false, false, true]);
        tree.insert(3);
        check_has(&tree, &[true, false, false, true, true]);
    }

    #[test]
    fn unbalanced() {
        let mut tree = BinaryTree::new();
        for i in 0..100 {
            tree.insert(i);
        }
        assert_eq!(tree.len(), 100);
        assert!(tree.has(&50));
    }
}

해답

use std::cmp::Ordering;

/// A node in the binary tree.
#[derive(Debug)]
struct Node<T: Ord> {
    value: T,
    left: Subtree<T>,
    right: Subtree<T>,
}

/// A possibly-empty subtree.
#[derive(Debug)]
struct Subtree<T: Ord>(Option<Box<Node<T>>>);

/// 바이너리 트리를 사용하여 값 집합을 저장하는 컨테이너입니다.
///
/// 동일한 값이 여러 번 추가되면 한 번만 저장됩니다.
#[derive(Debug)]
pub struct BinaryTree<T: Ord> {
    root: Subtree<T>,
}

impl<T: Ord> BinaryTree<T> {
    fn new() -> Self {
        Self { root: Subtree::new() }
    }

    fn insert(&mut self, value: T) {
        self.root.insert(value);
    }

    fn has(&self, value: &T) -> bool {
        self.root.has(value)
    }

    fn len(&self) -> usize {
        self.root.len()
    }
}

impl<T: Ord> Subtree<T> {
    fn new() -> Self {
        Self(None)
    }

    fn insert(&mut self, value: T) {
        match &mut self.0 {
            None => self.0 = Some(Box::new(Node::new(value))),
            Some(n) => match value.cmp(&n.value) {
                Ordering::Less => n.left.insert(value),
                Ordering::Equal => {}
                Ordering::Greater => n.right.insert(value),
            },
        }
    }

    fn has(&self, value: &T) -> bool {
        match &self.0 {
            None => false,
            Some(n) => match value.cmp(&n.value) {
                Ordering::Less => n.left.has(value),
                Ordering::Equal => true,
                Ordering::Greater => n.right.has(value),
            },
        }
    }

    fn len(&self) -> usize {
        match &self.0 {
            None => 0,
            Some(n) => 1 + n.left.len() + n.right.len(),
        }
    }
}

impl<T: Ord> Node<T> {
    fn new(value: T) -> Self {
        Self { value, left: Subtree::new(), right: Subtree::new() }
    }
}

fn main() {
    let mut tree = BinaryTree::new();
    tree.insert("foo");
    assert_eq!(tree.len(), 1);
    tree.insert("bar");
    assert!(tree.has(&"foo"));
}

#[cfg(test)]
mod tests {
    use super::*;

    #[test]
    fn len() {
        let mut tree = BinaryTree::new();
        assert_eq!(tree.len(), 0);
        tree.insert(2);
        assert_eq!(tree.len(), 1);
        tree.insert(1);
        assert_eq!(tree.len(), 2);
        tree.insert(2); // 고유 항목이 아닙니다.
        assert_eq!(tree.len(), 2);
    }

    #[test]
    fn has() {
        let mut tree = BinaryTree::new();
        fn check_has(tree: &BinaryTree<i32>, exp: &[bool]) {
            let got: Vec<bool> =
                (0..exp.len()).map(|i| tree.has(&(i as i32))).collect();
            assert_eq!(&got, exp);
        }

        check_has(&tree, &[false, false, false, false, false]);
        tree.insert(0);
        check_has(&tree, &[true, false, false, false, false]);
        tree.insert(4);
        check_has(&tree, &[true, false, false, false, true]);
        tree.insert(4);
        check_has(&tree, &[true, false, false, false, true]);
        tree.insert(3);
        check_has(&tree, &[true, false, false, true, true]);
    }

    #[test]
    fn unbalanced() {
        let mut tree = BinaryTree::new();
        for i in 0..100 {
            tree.insert(i);
        }
        assert_eq!(tree.len(), 100);
        assert!(tree.has(&50));
    }
}

Welcome Back

Including 10 minute breaks, this session should take about 2 hours and 10 minutes. It contains:

빌림

This segment should take about 50 minutes. It contains:

빌림

As we saw before, instead of transferring ownership when calling a function, you can let a function borrow the value:

#[derive(Debug)]
struct Point(i32, i32);

fn add(p1: &Point, p2: &Point) -> Point {
    Point(p1.0 + p2.0, p1.1 + p2.1)
}

fn main() {
    let p1 = Point(3, 4);
    let p2 = Point(10, 20);
    let p3 = add(&p1, &p2);
    println!("{p1:?} + {p2:?} = {p3:?}");
}

• add 함수는 두 Point 객체 값을 _빌려_와서 새로운 Point 객체를 반환합니다.
• p1과 p2의 소유권은 여전히 호출자(main함수)에 있습니다.

빌림

Rust’s borrow checker puts constraints on the ways you can borrow values. For a given value, at any time:

• You can have one or more shared references to the value, or
• You can have exactly one exclusive reference to the value.

fn main() {
    let mut a: i32 = 10;
    let b: &i32 = &a;

    {
        let c: &mut i32 = &mut a;
        *c = 20;
    }

    println!("a: {a}");
    println!("b: {b}");
}

상호운용성

In some situations, it’s necessary to modify data behind a shared (read-only) reference. For example, a shared data structure might have an internal cache, and wish to update that cache from read-only methods.

The “interior mutability” pattern allows exclusive (mutable) access behind a shared reference. The standard library provides several ways to do this, all while still ensuring safety, typically by performing a runtime check.

RefCell

use std::cell::RefCell;
use std::rc::Rc;

#[derive(Debug, Default)]
struct Node {
    value: i64,
    children: Vec<Rc<RefCell<Node>>>,
}

impl Node {
    fn new(value: i64) -> Rc<RefCell<Node>> {
        Rc::new(RefCell::new(Node { value, ..Node::default() }))
    }

    fn sum(&self) -> i64 {
        self.value + self.children.iter().map(|c| c.borrow().sum()).sum::<i64>()
    }
}

fn main() {
    let root = Node::new(1);
    root.borrow_mut().children.push(Node::new(5));
    let subtree = Node::new(10);
    subtree.borrow_mut().children.push(Node::new(11));
    subtree.borrow_mut().children.push(Node::new(12));
    root.borrow_mut().children.push(subtree);

    println!("그래프: {root:#?}");
    println!("그래프 합계: {}", root.borrow().sum());
}

Cell

Cell wraps a value and allows getting or setting the value, even with a shared reference to the Cell. However, it does not allow any references to the value. Since there are no references, borrowing rules cannot be broken.

연습문제: 엘리베이터 이벤트

당신은 건강 상태를 모니터링하는 시스템을 구현하는 일을 하고 있습니다. 그 일환으로 당신은 사용자의 건강 상태 통계를 추적해야합니다.

You’ll start with a stubbed function in an impl block as well as a User struct definition. Your goal is to implement the stubbed out method on the User struct defined in the impl block.

Copy the code below to https://play.rust-lang.org/ and fill in the missing method:

// TODO: 구현이 완료되면 이를 삭제합니다.
#![allow(unused_variables, dead_code)]


#![allow(dead_code)]
pub struct User {
    name: String,
    age: u32,
    height: f32,
    visit_count: usize,
    last_blood_pressure: Option<(u32, u32)>,
}

pub struct Measurements {
    height: f32,
    blood_pressure: (u32, u32),
}

pub struct HealthReport<'a> {
    patient_name: &'a str,
    visit_count: u32,
    height_change: f32,
    blood_pressure_change: Option<(i32, i32)>,
}

impl User {
    pub fn new(name: String, age: u32, height: f32) -> Self {
        Self { name, age, height, visit_count: 0, last_blood_pressure: None }
    }

    pub fn visit_doctor(&mut self, measurements: Measurements) -> HealthReport {
        todo!("병원 방문에 따른 측정값을 기반으로 사용자 통계를 업데이트합니다.")
    }
}

fn main() {
    let bob = User::new(String::from("Bob"), 32, 155.2);
    println!("저는 {}이고, 나이는 {}세입니다.", bob.name, bob.age);
}

#[test]
fn test_visit() {
    let mut bob = User::new(String::from("Bob"), 32, 155.2);
    assert_eq!(bob.visit_count, 0);
    let report =
        bob.visit_doctor(Measurements { height: 156.1, blood_pressure: (120, 80) });
    assert_eq!(report.patient_name, "Bob");
    assert_eq!(report.visit_count, 1);
    assert_eq!(report.blood_pressure_change, None);

    let report =
        bob.visit_doctor(Measurements { height: 156.1, blood_pressure: (115, 76) });

    assert_eq!(report.visit_count, 2);
    assert_eq!(report.blood_pressure_change, Some((-5, -4)));
}

해답

#![allow(dead_code)]
pub struct User {
    name: String,
    age: u32,
    height: f32,
    visit_count: usize,
    last_blood_pressure: Option<(u32, u32)>,
}

pub struct Measurements {
    height: f32,
    blood_pressure: (u32, u32),
}

pub struct HealthReport<'a> {
    patient_name: &'a str,
    visit_count: u32,
    height_change: f32,
    blood_pressure_change: Option<(i32, i32)>,
}

impl User {
    pub fn new(name: String, age: u32, height: f32) -> Self {
        Self { name, age, height, visit_count: 0, last_blood_pressure: None }
    }

    pub fn visit_doctor(&mut self, measurements: Measurements) -> HealthReport {
        self.visit_count += 1;
        let bp = measurements.blood_pressure;
        let report = HealthReport {
            patient_name: &self.name,
            visit_count: self.visit_count as u32,
            height_change: measurements.height - self.height,
            blood_pressure_change: match self.last_blood_pressure {
                Some(lbp) => {
                    Some((bp.0 as i32 - lbp.0 as i32, bp.1 as i32 - lbp.1 as i32))
                }
                None => None,
            },
        };
        self.height = measurements.height;
        self.last_blood_pressure = Some(bp);
        report
    }
}

fn main() {
    let bob = User::new(String::from("Bob"), 32, 155.2);
    println!("저는 {}이고, 나이는 {}세입니다.", bob.name, bob.age);
}

#[test]
fn test_visit() {
    let mut bob = User::new(String::from("Bob"), 32, 155.2);
    assert_eq!(bob.visit_count, 0);
    let report =
        bob.visit_doctor(Measurements { height: 156.1, blood_pressure: (120, 80) });
    assert_eq!(report.patient_name, "Bob");
    assert_eq!(report.visit_count, 1);
    assert_eq!(report.blood_pressure_change, None);

    let report =
        bob.visit_doctor(Measurements { height: 156.1, blood_pressure: (115, 76) });

    assert_eq!(report.visit_count, 2);
    assert_eq!(report.blood_pressure_change, Some((-5, -4)));
}

수명

This segment should take about 1 hour and 10 minutes. It contains:

슬라이스

슬라이스는 큰 컬랙션의 일부(혹은 전체)를 보여주는 뷰(view)입니다:

fn main() {
    let mut a: [i32; 6] = [10, 20, 30, 40, 50, 60];
    println!("a: {a:?}");

    let s: &[i32] = &a[2..4];

    println!("s: {s:?}");
}

• 슬라이스는 다른(슬라이스 된) 타입으로부터 데이터를 ’빌려’옵니다.
• 질문: s를 출력하기 전에 a[3]을 수정하면 무슨 일이 있어날까요?

허상(dangling) 참조

이제 Rust의 두 가지 문자열 타입을 이해할 수 있습니다. &str은 거의 &[char]와 비슷하지만 데이터가 가변 길이 인코딩(UTF-8)으로 저장됩니다.

fn main() {
    let s1: &str = "World";
    println!("s1: {s1}");

    let mut s2: String = String::from("Hello ");
    println!("s2: {s2}");
    s2.push_str(s1);
    println!("s2: {s2}");

    let s3: &str = &s2[6..];
    println!("s3: {s3}");
}

러스트 용어:

• &str은 문자열 슬라이스에 대한 (불변) 참조입니다.
• String은 문자열을 담을 수 있는 버퍼입니다.

함수 호출에서의 수명

A reference has a lifetime, which must not “outlive” the value it refers to. This is verified by the borrow checker.

The lifetime can be implicit - this is what we have seen so far. Lifetimes can also be explicit: &'a Point, &'document str. Lifetimes start with ' and 'a is a typical default name. Read &'a Point as “a borrowed Point which is valid for at least the lifetime a”.

Lifetimes are always inferred by the compiler: you cannot assign a lifetime yourself. Explicit lifetime annotations create constraints where there is ambiguity; the compiler verifies that there is a valid solution.

수명은 함수에 값을 전달하고 함수에서 값을 반환하는 경우를 고려할 때 더 복잡해집니다.

#[derive(Debug)]
struct Point(i32, i32);

fn left_most(p1: &Point, p2: &Point) -> &Point {
    if p1.0 < p2.0 {
        p1
    } else {
        p2
    }
}

fn main() {
    let p1: Point = Point(10, 10);
    let p2: Point = Point(20, 20);
    let p3 = left_most(&p1, &p2); // p3의 수명은 어떻게 되나요?
    println!("p3: {p3:?}");
}

fn left_most<'a>(p1: &'a Point, p2: &'a Point) -> &'a Point {

함수 호출에서의 수명

Lifetimes for function arguments and return values must be fully specified, but Rust allows lifetimes to be elided in most cases with a few simple rules. This is not inference – it is just a syntactic shorthand.

• 수명 주석이 없는 각 인수에 하나씩 제공됩니다.
• 인수 수명이 하나만 있는 경우 주석 처리되지 않은 모든 반환 값에 제공됩니다.
• 인수 수명이 여러 개 있지만 첫 번째가 ’self’의 수명이면 해당 전체 기간은 주석 처리되지 않은 모든 반환 값에 제공됩니다.

#[derive(Debug)]
struct Point(i32, i32);

fn cab_distance(p1: &Point, p2: &Point) -> i32 {
    (p1.0 - p2.0).abs() + (p1.1 - p2.1).abs()
}

fn nearest<'a>(points: &'a [Point], query: &Point) -> Option<&'a Point> {
    let mut nearest = None;
    for p in points {
        if let Some((_, nearest_dist)) = nearest {
            let dist = cab_distance(p, query);
            if dist < nearest_dist {
                nearest = Some((p, dist));
            }
        } else {
            nearest = Some((p, cab_distance(p, query)));
        };
    }
    nearest.map(|(p, _)| p)
}

fn main() {
    println!(
        "{:?}",
        nearest(
            &[Point(1, 0), Point(1, 0), Point(-1, 0), Point(0, -1),],
            &Point(0, 2)
        )
    );
}

fn nearest<'a, 'q>(points: &'a [Point], query: &'q Point) -> Option<&'q Point> {

구조체에서의 수명

어떤 타입이 빌려온 데이터를 저장하고 있다면, 반드시 수명을 표시해야 합니다:

#[derive(Debug)]
struct Highlight<'doc>(&'doc str);

fn erase(text: String) {
    println!("안녕 {text}!");
}

fn main() {
    let text = String::from("The quick brown fox jumps over the lazy dog.");
    let fox = Highlight(&text[4..19]);
    let dog = Highlight(&text[35..43]);
    // erase(text);
    println!("{fox:?}");
    println!("{dog:?}");
}

연습문제: Protobuf 파싱

이 연습에서는 protobuf 바이너리 인코딩용 파서를 빌드합니다. 생각보다 간단합니다. 이는 데이터 슬라이스를 전달하는 일반적인 파싱 패턴을 보여줍니다. 기본 데이터 자체는 복사되지 않습니다.

protobuf 메시지를 완전히 파싱하려면 필드 번호로 색인이 생성된 필드의 타입을 알아야 합니다. 이는 일반적으로 proto 파일에 제공됩니다. 이 연습에서는 이러한 정보를 각 필드에 대해 호출되는 함수의 match 문으로 인코딩합니다.

다음 proto를 사용합니다.

message PhoneNumber {
  optional string number = 1;
  optional string type = 2;
}

message Person {
  optional string name = 1;
  optional int32 id = 2;
  repeated PhoneNumber phones = 3;
}

proto 메시지는 일련의 필드로 차례로 인코딩됩니다. 각각은 값이 뒤에 오는 ’태그’로 구현됩니다. 태그에는 필드 번호(예: Person 메시지의 id 필드에 대한 2) 및 바이트 스트림에서 페이로드를 결정하는 방법을 정의하는 와이어 타입이 포함됩니다.

태그를 포함한 정수는 VARINT라는 가변 길이 인코딩으로 표시됩니다. 다행히 parse_varint는 아래에 정의되어 있습니다. 또한 제공된 코드는 콜백을 정의하여 Person 및 PhoneNumber 필드를 처리하고 메시지를 이러한 콜백에 대한 일련의 호출로 파싱합니다.

이제 parse_field 함수를 구현하고 Person과 PhoneNumber 구조체애 대해 ProtoMessage 트레잇만 구현하면 됩니다.

use std::convert::TryFrom;
use thiserror::Error;

#[derive(Debug, Error)]
enum Error {
    #[error("잘못된 varint")]
    InvalidVarint,
    #[error("잘못된 wire-type")]
    InvalidWireType,
    #[error("예상치 못한 EOF")]
    UnexpectedEOF,
    #[error("잘못된 길이")]
    InvalidSize(#[from] std::num::TryFromIntError),
    #[error("예상치 못한 wire-type")]
    UnexpectedWireType,
    #[error("잘못된 문자열(UTF-8 아님)")]
    InvalidString,
}

/// 와이어에 표시된 와이어 타입입니다.
enum WireType {
    /// Varint WireType은 값이 단일 VARINT임을 나타냅니다.
    Varint,
    //I64,  -- not needed for this exercise
    /// The Len WireType indicates that the value is a length represented as a
    /// VARINT followed by exactly that number of bytes.
    Len,
    /// The I32 WireType indicates that the value is precisely 4 bytes in
    /// little-endian order containing a 32-bit signed integer.
    I32,
}

#[derive(Debug)]
/// 와이어 타입에 따라 타입이 지정된 필드 값입니다.
enum FieldValue<'a> {
    Varint(u64),
    //I64(i64),  -- 이 연습에서는 필요하지 않습니다.
    Len(&'a [u8]),
    I32(i32),
}

#[derive(Debug)]
/// 필드 번호 및 값을 포함하는 필드입니다.
struct Field<'a> {
    field_num: u64,
    value: FieldValue<'a>,
}

trait ProtoMessage<'a>: Default + 'a {
    fn add_field(&mut self, field: Field<'a>) -> Result<(), Error>;
}

impl TryFrom<u64> for WireType {
    type Error = Error;

    fn try_from(value: u64) -> Result<WireType, Error> {
        Ok(match value {
            0 => WireType::Varint,
            //1 => WireType::I64,  -- 이 연습에서는 필요하지 않습니다.
            2 => WireType::Len,
            5 => WireType::I32,
            _ => return Err(Error::InvalidWireType),
        })
    }
}

impl<'a> FieldValue<'a> {
    fn as_string(&self) -> Result<&'a str, Error> {
        let FieldValue::Len(data) = self else {
            return Err(Error::UnexpectedWireType);
        };
        std::str::from_utf8(data).map_err(|_| Error::InvalidString)
    }

    fn as_bytes(&self) -> Result<&'a [u8], Error> {
        let FieldValue::Len(data) = self else {
            return Err(Error::UnexpectedWireType);
        };
        Ok(data)
    }

    fn as_u64(&self) -> Result<u64, Error> {
        let FieldValue::Varint(value) = self else {
            return Err(Error::UnexpectedWireType);
        };
        Ok(*value)
    }
}

/// VARINT를 파싱하여 파싱된 값과 나머지 바이트를 반환합니다.
fn parse_varint(data: &[u8]) -> Result<(u64, &[u8]), Error> {
    for i in 0..7 {
        let Some(b) = data.get(i) else {
            return Err(Error::InvalidVarint);
        };
        if b & 0x80 == 0 {
            // 이는 VARINT의 마지막 바이트이므로
            // u64로 변환하여 반환합니다.
            let mut value = 0u64;
            for b in data[..=i].iter().rev() {
                value = (value << 7) | (b & 0x7f) as u64;
            }
            return Ok((value, &data[i + 1..]));
        }
    }

    // 7바이트를 초과하면 유효하지 않습니다.
    Err(Error::InvalidVarint)
}

/// 태그를 필드 번호와 WireType으로 변환합니다.
fn unpack_tag(tag: u64) -> Result<(u64, WireType), Error> {
    let field_num = tag >> 3;
    let wire_type = WireType::try_from(tag & 0x7)?;
    Ok((field_num, wire_type))
}


/// 필드를 파싱하여 나머지 바이트를 반환합니다.
fn parse_field(data: &[u8]) -> Result<(Field, &[u8]), Error> {
    let (tag, remainder) = parse_varint(data)?;
    let (field_num, wire_type) = unpack_tag(tag)?;
    let (fieldvalue, remainder) = match wire_type {
        _ => todo!("Based on the wire type, build a Field, consuming as many bytes as necessary.")
    };
    todo!("Return the field, and any un-consumed bytes.")
}

/// 주어진 데이터에서 메시지를 파싱하여 메시지의 각 필드에 대해 `T::add_field`를 호출합니다.
///
/// 전체 입력이 사용됩니다.
fn parse_message<'a, T: ProtoMessage<'a>>(mut data: &'a [u8]) -> Result<T, Error> {
    let mut result = T::default();
    while !data.is_empty() {
        let parsed = parse_field(data)?;
        result.add_field(parsed.0)?;
        data = parsed.1;
    }
    Ok(result)
}

#[derive(Debug, Default)]
struct PhoneNumber<'a> {
    number: &'a str,
    type_: &'a str,
}

#[derive(Debug, Default)]
struct Person<'a> {
    name: &'a str,
    id: u64,
    phone: Vec<PhoneNumber<'a>>,
}

// TODO: Implement ProtoMessage for Person and PhoneNumber.

fn main() {
    let person: Person = parse_message(&[
        0x0a, 0x07, 0x6d, 0x61, 0x78, 0x77, 0x65, 0x6c, 0x6c, 0x10, 0x2a, 0x1a,
        0x16, 0x0a, 0x0e, 0x2b, 0x31, 0x32, 0x30, 0x32, 0x2d, 0x35, 0x35, 0x35,
        0x2d, 0x31, 0x32, 0x31, 0x32, 0x12, 0x04, 0x68, 0x6f, 0x6d, 0x65, 0x1a,
        0x18, 0x0a, 0x0e, 0x2b, 0x31, 0x38, 0x30, 0x30, 0x2d, 0x38, 0x36, 0x37,
        0x2d, 0x35, 0x33, 0x30, 0x38, 0x12, 0x06, 0x6d, 0x6f, 0x62, 0x69, 0x6c,
        0x65,
    ])
    .unwrap();
    println!("{:#?}", person);
}

해답

use std::convert::TryFrom;
use thiserror::Error;

#[derive(Debug, Error)]
enum Error {
    #[error("잘못된 varint")]
    InvalidVarint,
    #[error("잘못된 wire-type")]
    InvalidWireType,
    #[error("예상치 못한 EOF")]
    UnexpectedEOF,
    #[error("잘못된 길이")]
    InvalidSize(#[from] std::num::TryFromIntError),
    #[error("예상치 못한 wire-type")]
    UnexpectedWireType,
    #[error("잘못된 문자열(UTF-8 아님)")]
    InvalidString,
}

/// 와이어에 표시된 와이어 타입입니다.
enum WireType {
    /// Varint WireType은 값이 단일 VARINT임을 나타냅니다.
    Varint,
    //I64,  -- not needed for this exercise
    /// The Len WireType indicates that the value is a length represented as a
    /// VARINT followed by exactly that number of bytes.
    Len,
    /// The I32 WireType indicates that the value is precisely 4 bytes in
    /// little-endian order containing a 32-bit signed integer.
    I32,
}

#[derive(Debug)]
/// 와이어 타입에 따라 타입이 지정된 필드 값입니다.
enum FieldValue<'a> {
    Varint(u64),
    //I64(i64),  -- 이 연습에서는 필요하지 않습니다.
    Len(&'a [u8]),
    I32(i32),
}

#[derive(Debug)]
/// 필드 번호 및 값을 포함하는 필드입니다.
struct Field<'a> {
    field_num: u64,
    value: FieldValue<'a>,
}

trait ProtoMessage<'a>: Default + 'a {
    fn add_field(&mut self, field: Field<'a>) -> Result<(), Error>;
}

impl TryFrom<u64> for WireType {
    type Error = Error;

    fn try_from(value: u64) -> Result<WireType, Error> {
        Ok(match value {
            0 => WireType::Varint,
            //1 => WireType::I64,  -- 이 연습에서는 필요하지 않습니다.
            2 => WireType::Len,
            5 => WireType::I32,
            _ => return Err(Error::InvalidWireType),
        })
    }
}

impl<'a> FieldValue<'a> {
    fn as_string(&self) -> Result<&'a str, Error> {
        let FieldValue::Len(data) = self else {
            return Err(Error::UnexpectedWireType);
        };
        std::str::from_utf8(data).map_err(|_| Error::InvalidString)
    }

    fn as_bytes(&self) -> Result<&'a [u8], Error> {
        let FieldValue::Len(data) = self else {
            return Err(Error::UnexpectedWireType);
        };
        Ok(data)
    }

    fn as_u64(&self) -> Result<u64, Error> {
        let FieldValue::Varint(value) = self else {
            return Err(Error::UnexpectedWireType);
        };
        Ok(*value)
    }
}

/// VARINT를 파싱하여 파싱된 값과 나머지 바이트를 반환합니다.
fn parse_varint(data: &[u8]) -> Result<(u64, &[u8]), Error> {
    for i in 0..7 {
        let Some(b) = data.get(i) else {
            return Err(Error::InvalidVarint);
        };
        if b & 0x80 == 0 {
            // 이는 VARINT의 마지막 바이트이므로
            // u64로 변환하여 반환합니다.
            let mut value = 0u64;
            for b in data[..=i].iter().rev() {
                value = (value << 7) | (b & 0x7f) as u64;
            }
            return Ok((value, &data[i + 1..]));
        }
    }

    // 7바이트를 초과하면 유효하지 않습니다.
    Err(Error::InvalidVarint)
}

/// 태그를 필드 번호와 WireType으로 변환합니다.
fn unpack_tag(tag: u64) -> Result<(u64, WireType), Error> {
    let field_num = tag >> 3;
    let wire_type = WireType::try_from(tag & 0x7)?;
    Ok((field_num, wire_type))
}

/// 필드를 파싱하여 나머지 바이트를 반환합니다.
fn parse_field(data: &[u8]) -> Result<(Field, &[u8]), Error> {
    let (tag, remainder) = parse_varint(data)?;
    let (field_num, wire_type) = unpack_tag(tag)?;
    let (fieldvalue, remainder) = match wire_type {
        WireType::Varint => {
            let (value, remainder) = parse_varint(remainder)?;
            (FieldValue::Varint(value), remainder)
        }
        WireType::Len => {
            let (len, remainder) = parse_varint(remainder)?;
            let len: usize = len.try_into()?;
            if remainder.len() < len {
                return Err(Error::UnexpectedEOF);
            }
            let (value, remainder) = remainder.split_at(len);
            (FieldValue::Len(value), remainder)
        }
        WireType::I32 => {
            if remainder.len() < 4 {
                return Err(Error::UnexpectedEOF);
            }
            let (value, remainder) = remainder.split_at(4);
            // `value`의 길이가 4바이트이므로 오류를 래핑 해제합니다.
            let value = i32::from_le_bytes(value.try_into().unwrap());
            (FieldValue::I32(value), remainder)
        }
    };
    Ok((Field { field_num, value: fieldvalue }, remainder))
}

/// 주어진 데이터에서 메시지를 파싱하여 메시지의 각 필드에 대해 `T::add_field`를 호출합니다.
///
/// 전체 입력이 사용됩니다.
fn parse_message<'a, T: ProtoMessage<'a>>(mut data: &'a [u8]) -> Result<T, Error> {
    let mut result = T::default();
    while !data.is_empty() {
        let parsed = parse_field(data)?;
        result.add_field(parsed.0)?;
        data = parsed.1;
    }
    Ok(result)
}

#[derive(Debug, Default)]
struct PhoneNumber<'a> {
    number: &'a str,
    type_: &'a str,
}

#[derive(Debug, Default)]
struct Person<'a> {
    name: &'a str,
    id: u64,
    phone: Vec<PhoneNumber<'a>>,
}

impl<'a> ProtoMessage<'a> for Person<'a> {
    fn add_field(&mut self, field: Field<'a>) -> Result<(), Error> {
        match field.field_num {
            1 => self.name = field.value.as_string()?,
            2 => self.id = field.value.as_u64()?,
            3 => self.phone.push(parse_message(field.value.as_bytes()?)?),
            _ => {} // 나머지는 모두 건너뜁니다.
        }
        Ok(())
    }
}

impl<'a> ProtoMessage<'a> for PhoneNumber<'a> {
    fn add_field(&mut self, field: Field<'a>) -> Result<(), Error> {
        match field.field_num {
            1 => self.number = field.value.as_string()?,
            2 => self.type_ = field.value.as_string()?,
            _ => {} // 나머지는 모두 건너뜁니다.
        }
        Ok(())
    }
}

fn main() {
    let person: Person = parse_message(&[
        0x0a, 0x07, 0x6d, 0x61, 0x78, 0x77, 0x65, 0x6c, 0x6c, 0x10, 0x2a, 0x1a,
        0x16, 0x0a, 0x0e, 0x2b, 0x31, 0x32, 0x30, 0x32, 0x2d, 0x35, 0x35, 0x35,
        0x2d, 0x31, 0x32, 0x31, 0x32, 0x12, 0x04, 0x68, 0x6f, 0x6d, 0x65, 0x1a,
        0x18, 0x0a, 0x0e, 0x2b, 0x31, 0x38, 0x30, 0x30, 0x2d, 0x38, 0x36, 0x37,
        0x2d, 0x35, 0x33, 0x30, 0x38, 0x12, 0x06, 0x6d, 0x6f, 0x62, 0x69, 0x6c,
        0x65,
    ])
    .unwrap();
    println!("{:#?}", person);
}

#[cfg(test)]
mod test {
    use super::*;

    #[test]
    fn as_string() {
        assert!(FieldValue::Varint(10).as_string().is_err());
        assert!(FieldValue::I32(10).as_string().is_err());
        assert_eq!(FieldValue::Len(b"hello").as_string().unwrap(), "hello");
    }

    #[test]
    fn as_bytes() {
        assert!(FieldValue::Varint(10).as_bytes().is_err());
        assert!(FieldValue::I32(10).as_bytes().is_err());
        assert_eq!(FieldValue::Len(b"hello").as_bytes().unwrap(), b"hello");
    }

    #[test]
    fn as_u64() {
        assert_eq!(FieldValue::Varint(10).as_u64().unwrap(), 10u64);
        assert!(FieldValue::I32(10).as_u64().is_err());
        assert!(FieldValue::Len(b"hello").as_u64().is_err());
    }
}

4일차 개요

Today we will cover topics relating to building large-scale software in Rust:

• 반복자: Iterator 트레잇 심층 분석
• 모듈과 가시성
• Testing.
• 오류처리(에러 핸들링): 패닉, Result, ? 연산자.
• 안전하지 않은 Rust: 안전한 Rust로 원하는 것을 표현할 수 없을 때에만 사용하세요.

일정 예약

Including 10 minute breaks, this session should take about 2 hours and 40 minutes. It contains:

Iterators

This segment should take about 45 minutes. It contains:

Iterator

컬랙션에 있는 값들을 접근하기 위해서는 Iterator 트레잇을 사용합니다. 이 트레잇은 next 메서드를 비롯한 많은 메서드를 제공합니다. 많은 표준 라이브러리 타입이 Iterator를 구현하고 있으며, 여러분도 여러분의 타입이 이 트레잇을 직접 구현하도록 할 수 있습니다.

struct Fibonacci {
    curr: u32,
    next: u32,
}

impl Iterator for Fibonacci {
    type Item = u32;

    fn next(&mut self) -> Option<Self::Item> {
        let new_next = self.curr + self.next;
        self.curr = self.next;
        self.next = new_next;
        Some(self.curr)
    }
}

fn main() {
    let fib = Fibonacci { curr: 0, next: 1 };
    for (i, n) in fib.enumerate().take(5) {
        println!("fib({i}): {n}");
    }
}

IntoIterator

The Iterator trait tells you how to iterate once you have created an iterator. The related trait IntoIterator defines how to create an iterator for a type. It is used automatically by the for loop.

struct Grid {
    x_coords: Vec<u32>,
    y_coords: Vec<u32>,
}

impl IntoIterator for Grid {
    type Item = (u32, u32);
    type IntoIter = GridIter;
    fn into_iter(self) -> GridIter {
        GridIter { grid: self, i: 0, j: 0 }
    }
}

struct GridIter {
    grid: Grid,
    i: usize,
    j: usize,
}

impl Iterator for GridIter {
    type Item = (u32, u32);

    fn next(&mut self) -> Option<(u32, u32)> {
        if self.i >= self.grid.x_coords.len() {
            self.i = 0;
            self.j += 1;
            if self.j >= self.grid.y_coords.len() {
                return None;
            }
        }
        let res = Some((self.grid.x_coords[self.i], self.grid.y_coords[self.j]));
        self.i += 1;
        res
    }
}

fn main() {
    let grid = Grid { x_coords: vec![3, 5, 7, 9], y_coords: vec![10, 20, 30, 40] };
    for (x, y) in grid {
        println!("point = {x}, {y}");
    }
}

FromIterator

어떤 컬렉션이 FromIterator를 구현하고 있다면 Iterator로부터 그 컬렉션을 만들 수 있습니다.

fn main() {
    let primes = vec![2, 3, 5, 7];
    let prime_squares = primes.into_iter().map(|p| p * p).collect::<Vec<_>>();
    println!("prime_squares: {prime_squares:?}");
}

fn collect<B>(self) -> B
where
    B: FromIterator<Self::Item>,
    Self: Sized

연습문제: 반복자 메서드 체이닝

In this exercise, you will need to find and use some of the provided methods in the Iterator trait to implement a complex calculation.

Copy the following code to https://play.rust-lang.org/ and make the tests pass. Use an iterator expression and collect the result to construct the return value.

#![allow(unused)]
fn main() {
/// Calculate the differences between elements of `values` offset by `offset`,
/// wrapping around from the end of `values` to the beginning.
///
/// Element `n` of the result is `values[(n+offset)%len] - values[n]`.
fn offset_differences<N>(offset: usize, values: Vec<N>) -> Vec<N>
where
    N: Copy + std::ops::Sub<Output = N>,
{
    unimplemented!()
}

#[test]
fn test_offset_one() {
    assert_eq!(offset_differences(1, vec![1, 3, 5, 7]), vec![2, 2, 2, -6]);
    assert_eq!(offset_differences(1, vec![1, 3, 5]), vec![2, 2, -4]);
    assert_eq!(offset_differences(1, vec![1, 3]), vec![2, -2]);
}

#[test]
fn test_larger_offsets() {
    assert_eq!(offset_differences(2, vec![1, 3, 5, 7]), vec![4, 4, -4, -4]);
    assert_eq!(offset_differences(3, vec![1, 3, 5, 7]), vec![6, -2, -2, -2]);
    assert_eq!(offset_differences(4, vec![1, 3, 5, 7]), vec![0, 0, 0, 0]);
    assert_eq!(offset_differences(5, vec![1, 3, 5, 7]), vec![2, 2, 2, -6]);
}

#[test]
fn test_custom_type() {
    assert_eq!(
        offset_differences(1, vec![1.0, 11.0, 5.0, 0.0]),
        vec![10.0, -6.0, -5.0, 1.0]
    );
}

#[test]
fn test_degenerate_cases() {
    assert_eq!(offset_differences(1, vec![0]), vec![0]);
    assert_eq!(offset_differences(1, vec![1]), vec![0]);
    let empty: Vec<i32> = vec![];
    assert_eq!(offset_differences(1, empty), vec![]);
}
}

해답

/// Calculate the differences between elements of `values` offset by `offset`,
/// wrapping around from the end of `values` to the beginning.
///
/// Element `n` of the result is `values[(n+offset)%len] - values[n]`.
fn offset_differences<N>(offset: usize, values: Vec<N>) -> Vec<N>
where
    N: Copy + std::ops::Sub<Output = N>,
{
    let a = (&values).into_iter();
    let b = (&values).into_iter().cycle().skip(offset);
    a.zip(b).map(|(a, b)| *b - *a).collect()
}

#[test]
fn test_offset_one() {
    assert_eq!(offset_differences(1, vec![1, 3, 5, 7]), vec![2, 2, 2, -6]);
    assert_eq!(offset_differences(1, vec![1, 3, 5]), vec![2, 2, -4]);
    assert_eq!(offset_differences(1, vec![1, 3]), vec![2, -2]);
}

#[test]
fn test_larger_offsets() {
    assert_eq!(offset_differences(2, vec![1, 3, 5, 7]), vec![4, 4, -4, -4]);
    assert_eq!(offset_differences(3, vec![1, 3, 5, 7]), vec![6, -2, -2, -2]);
    assert_eq!(offset_differences(4, vec![1, 3, 5, 7]), vec![0, 0, 0, 0]);
    assert_eq!(offset_differences(5, vec![1, 3, 5, 7]), vec![2, 2, 2, -6]);
}

#[test]
fn test_custom_type() {
    assert_eq!(
        offset_differences(1, vec![1.0, 11.0, 5.0, 0.0]),
        vec![10.0, -6.0, -5.0, 1.0]
    );
}

#[test]
fn test_degenerate_cases() {
    assert_eq!(offset_differences(1, vec![0]), vec![0]);
    assert_eq!(offset_differences(1, vec![1]), vec![0]);
    let empty: Vec<i32> = vec![];
    assert_eq!(offset_differences(1, empty), vec![]);
}

fn main() {}

모듈

This segment should take about 40 minutes. It contains:

모듈

impl블록은 해당 타입의 함수들에 대한 네임스페이스를 제공합니다.

마찬가지로, mod는 타입과 함수들에 대해 네임스페이스를 제공합니다:

mod foo {
    pub fn do_something() {
        println!("foo 모듈 내부");
    }
}

mod bar {
    pub fn do_something() {
        println!("bar 모듈 내부");
    }
}

fn main() {
    foo::do_something();
    bar::do_something();
}

파일시스템 계층

모듈의 내용을 기술하지 않으면, 러스트는 다른 파일에서 그 내용을 읽습니다:

mod garden;

위 코드는 러스트로 하여금 garden모듈의 내용을 src/garden.rs에서 찾도록 합니다. 비슷하게, garden::vegetables 모듈은 src/garden/vegetables.rs에서 찾습니다.

crate(크레이트)의 루트는 아래 경로 입니다:

• src/lib.rs (라이브러리 크레이트)
• src/main.rs (바이너리 크레이트)

모듈도 “내부 문서 주석“을 사용하여 문서화할 수 있습니다. 이러한 모듈은 모듈이 포함된 항목(이 경우에는 모듈)을 문서화합니다.

//! 이 모듈은 정원을 구현합니다.

// 이 모듈에서 타입을 다시 내보냅니다.
pub use garden::Garden;
pub use seeds::SeedPacket;

/// 주어진 씨앗 패킷을 뿌립니다.
pub fn sow(seeds: Vec<SeedPacket>) {
    todo!()
}

/// 준비된 농작물을 정원에서 수확합니다.
pub fn harvest(garden: &mut Garden) {
    todo!()
}

가시성

모듈의 타입이나 함수는 기본적으로 바깥에 노출되지 않습니다:

• 따라서 모듈의 세부 구현 내용이 감춰집니다.
• 부모와 이웃 항목은 언제나 접근 가능합니다.
• 즉, 모듈 foo에서 접근 가능한 항목이라면 foo 아래의 모든 모듈에서 접근가능합니다.

mod outer {
    fn private() {
        println!("outer::private");
    }

    pub fn public() {
        println!("outer::public");
    }

    mod inner {
        fn private() {
            println!("outer::inner::private");
        }

        pub fn public() {
            println!("outer::inner::public");
            super::private();
        }
    }
}

fn main() {
    outer::public();
}

use, super, self

모듈은 use를 사용하여 다른 모듈의 심볼을 내 스코프로 가져올 수 있습니다. 일반적으로 각 모듈의 상단에 다음과 같은 내용이 옵니다:

use std::collections::HashSet;
use std::process::abort;

경로

경로는 아래와 같이 구분합니다:

1. 상대 경로:

   • foo 또는 self::foo는 현재 모듈 내부의 foo를 가리킵니다,
   • super::foo는 부모 모듈의 foo를 가리킵니다.

2. 절대 경로:

   • crate::foo는 현재 크레이트 루트의 foo를 가리킵니다,
   • bar::foo는 bar크레이트의 foo를 가리킵니다.

연습문제: GUI 라이브러리 모듈

In this exercise, you will reorganize a small GUI Library implementation. This library defines a Widget trait and a few implementations of that trait, as well as a main function.

It is typical to put each type or set of closely-related types into its own module, so each widget type should get its own module.

Cargo Setup

Rust 플레이그라운드는 하나의 파일만 지원하므로 로컬 파일 시스템에 Cargo 프로젝트를 만들어야 합니다.

cargo init gui-modules
cd gui-modules
cargo run

Edit the resulting src/main.rs to add mod statements, and add additional files in the src directory.

Source

Here’s the single-module implementation of the GUI library:

pub trait Widget {
    /// `self`의 자연 너비
    fn width(&self) -> usize;

    /// 버퍼에 위젯을 그립니다.
    fn draw_into(&self, buffer: &mut dyn std::fmt::Write);

    /// 표준 출력에 위젯을 그립니다.
    fn draw(&self) {
        let mut buffer = String::new();
        self.draw_into(&mut buffer);
        println!("{buffer}");
    }
}

pub struct Label {
    label: String,
}

impl Label {
    fn new(label: &str) -> Label {
        Label { label: label.to_owned() }
    }
}

pub struct Button {
    label: Label,
}

impl Button {
    fn new(label: &str) -> Button {
        Button { label: Label::new(label) }
    }
}

pub struct Window {
    title: String,
    widgets: Vec<Box<dyn Widget>>,
}

impl Window {
    fn new(title: &str) -> Window {
        Window { title: title.to_owned(), widgets: Vec::new() }
    }

    fn add_widget(&mut self, widget: Box<dyn Widget>) {
        self.widgets.push(widget);
    }

    fn inner_width(&self) -> usize {
        std::cmp::max(
            self.title.chars().count(),
            self.widgets.iter().map(|w| w.width()).max().unwrap_or(0),
        )
    }
}

impl Widget for Window {
    fn width(&self) -> usize {
        // 테두리용 패딩 4개 추가
        self.inner_width() + 4
    }

    fn draw_into(&self, buffer: &mut dyn std::fmt::Write) {
        let mut inner = String::new();
        for widget in &self.widgets {
            widget.draw_into(&mut inner);
        }

        let inner_width = self.inner_width();

        // TODO: Change draw_into to return Result<(), std::fmt::Error>. Then use the
        // ?-operator here instead of .unwrap().
        writeln!(buffer, "+-{:-<inner_width$}-+", "").unwrap();
        writeln!(buffer, "| {:^inner_width$} |", &self.title).unwrap();
        writeln!(buffer, "+={:=<inner_width$}=+", "").unwrap();
        for line in inner.lines() {
            writeln!(buffer, "| {:inner_width$} |", line).unwrap();
        }
        writeln!(buffer, "+-{:-<inner_width$}-+", "").unwrap();
    }
}

impl Widget for Button {
    fn width(&self) -> usize {
        self.label.width() + 8 // 패딩을 약간 추가합니다.
    }

    fn draw_into(&self, buffer: &mut dyn std::fmt::Write) {
        let width = self.width();
        let mut label = String::new();
        self.label.draw_into(&mut label);

        writeln!(buffer, "+{:-<width$}+", "").unwrap();
        for line in label.lines() {
            writeln!(buffer, "|{:^width$}|", &line).unwrap();
        }
        writeln!(buffer, "+{:-<width$}+", "").unwrap();
    }
}

impl Widget for Label {
    fn width(&self) -> usize {
        self.label.lines().map(|line| line.chars().count()).max().unwrap_or(0)
    }

    fn draw_into(&self, buffer: &mut dyn std::fmt::Write) {
        writeln!(buffer, "{}", &self.label).unwrap();
    }
}

fn main() {
    let mut window = Window::new("Rust GUI 데모 1.23");
    window.add_widget(Box::new(Label::new("작은 텍스트 GUI 데모입니다.")));
    window.add_widget(Box::new(Button::new("클릭해 주세요!")));
    window.draw();
}

해답

src
├── main.rs
├── widgets
│   ├── button.rs
│   ├── label.rs
│   └── window.rs
└── widgets.rs

// ---- src/widgets.rs ----
mod button;
mod label;
mod window;

pub trait Widget {
    /// `self`의 자연 너비
    fn width(&self) -> usize;

    /// 버퍼에 위젯을 그립니다.
    fn draw_into(&self, buffer: &mut dyn std::fmt::Write);

    /// 표준 출력에 위젯을 그립니다.
    fn draw(&self) {
        let mut buffer = String::new();
        self.draw_into(&mut buffer);
        println!("{buffer}");
    }
}

pub use button::Button;
pub use label::Label;
pub use window::Window;

// ---- src/widgets/label.rs ----
use super::Widget;

pub struct Label {
    label: String,
}

impl Label {
    pub fn new(label: &str) -> Label {
        Label { label: label.to_owned() }
    }
}

impl Widget for Label {
    fn width(&self) -> usize {
        // ANCHOR_END: Label-width
        self.label.lines().map(|line| line.chars().count()).max().unwrap_or(0)
    }

    // ANCHOR: Label-draw_into
    fn draw_into(&self, buffer: &mut dyn std::fmt::Write) {
        // ANCHOR_END: Label-draw_into
        writeln!(buffer, "{}", &self.label).unwrap();
    }
}

// ---- src/widgets/button.rs ----
use super::{Label, Widget};

pub struct Button {
    label: Label,
}

impl Button {
    pub fn new(label: &str) -> Button {
        Button { label: Label::new(label) }
    }
}

impl Widget for Button {
    fn width(&self) -> usize {
        // ANCHOR_END: Button-width
        self.label.width() + 8 // 패딩을 약간 추가합니다.
    }

    // ANCHOR: Button-draw_into
    fn draw_into(&self, buffer: &mut dyn std::fmt::Write) {
        // ANCHOR_END: Button-draw_into
        let width = self.width();
        let mut label = String::new();
        self.label.draw_into(&mut label);

        writeln!(buffer, "+{:-<width$}+", "").unwrap();
        for line in label.lines() {
            writeln!(buffer, "|{:^width$}|", &line).unwrap();
        }
        writeln!(buffer, "+{:-<width$}+", "").unwrap();
    }
}

// ---- src/widgets/window.rs ----
use super::Widget;

pub struct Window {
    title: String,
    widgets: Vec<Box<dyn Widget>>,
}

impl Window {
    pub fn new(title: &str) -> Window {
        Window { title: title.to_owned(), widgets: Vec::new() }
    }

    pub fn add_widget(&mut self, widget: Box<dyn Widget>) {
        self.widgets.push(widget);
    }

    fn inner_width(&self) -> usize {
        std::cmp::max(
            self.title.chars().count(),
            self.widgets.iter().map(|w| w.width()).max().unwrap_or(0),
        )
    }
}

impl Widget for Window {
    fn width(&self) -> usize {
        // ANCHOR_END: Window-width
        // 테두리에 패딩 4개 추가
        self.inner_width() + 4
    }

    // ANCHOR: Window-draw_into
    fn draw_into(&self, buffer: &mut dyn std::fmt::Write) {
        // ANCHOR_END: Window-draw_into
        let mut inner = String::new();
        for widget in &self.widgets {
            widget.draw_into(&mut inner);
        }

        let inner_width = self.inner_width();

        // TODO: 오류 처리에 관해 알아본 후,
        // Result<(), std::fmt::Error>를 반환하도록 draw_into를 변경할 수 있습니다. 그런 다음
        // .unwrap() 대신 ?-연산자를 여기에 사용하세요.
        writeln!(buffer, "+-{:-<inner_width$}-+", "").unwrap();
        writeln!(buffer, "| {:^inner_width$} |", &self.title).unwrap();
        writeln!(buffer, "+={:=<inner_width$}=+", "").unwrap();
        for line in inner.lines() {
            writeln!(buffer, "| {:inner_width$} |", line).unwrap();
        }
        writeln!(buffer, "+-{:-<inner_width$}-+", "").unwrap();
    }
}

// ---- src/main.rs ----
mod widgets;

use widgets::Widget;

fn main() {
    let mut window = widgets::Window::new("Rust GUI 데모 1.23");
    window
        .add_widget(Box::new(widgets::Label::new("작은 텍스트 GUI 데모입니다.")));
    window.add_widget(Box::new(widgets::Button::new("클릭해 주세요!")));
    window.draw();
}

테스트

This segment should take about 45 minutes. It contains:

단위 테스트

러스트와 카고(cargo)는 간단한 단위 테스트 프레임워크와 함께 제공됩니다:

• 단위 테스트는 코드 전반에서 지원됩니다.

• 통합 테스트는 tests/ 디렉터리를 통해 지원됩니다.

Tests are marked with #[test]. Unit tests are often put in a nested tests module, using #[cfg(test)] to conditionally compile them only when building tests.

fn first_word(text: &str) -> &str {
    match text.find(' ') {
        Some(idx) => &text[..idx],
        None => &text,
    }
}

#[cfg(test)]
mod tests {
    use super::*;

    #[test]
    fn test_empty() {
        assert_eq!(first_word(""), "");
    }

    #[test]
    fn test_single_word() {
        assert_eq!(first_word("안녕하세요"), "안녕하세요");
    }

    #[test]
    fn test_multiple_words() {
        assert_eq!(first_word("Hello World"), "안녕하세요");
    }
}

• 이렇게 서브 모듈로 테스트를 만들면 private한 헬퍼 함수에 대한 단위 테스트도 가능합니다.
• #[cfg(test)] 어트리뷰트가 추가된 항목은 cargo test를 수행했을 경우에만 동작합니다.

다른 프로젝트

통합 테스트

라이브러리를 사용자 입장에서 테스트 하려면, 통합 테스트를 해야 합니다.

test/디렉터리 아래에 .rs파일을 하나 만드세요:

// tests/my_library.rs
use my_library::init;

#[test]
fn test_init() {
    assert!(init().is_ok());
}

이 테스트는 크레이트의 공개 API에만 접근할 수 있습니다.

문서화주석 테스트

러스트는 문서화주석에 대한 테스트를 내장하여 제공합니다:

#![allow(unused)]
fn main() {
/// Shortens a string to the given length.
///
/// ```
/// # use playground::shorten_string;
/// assert_eq!(shorten_string("Hello World", 5), "Hello");
/// assert_eq!(shorten_string("Hello World", 20), "Hello World");
/// ```
pub fn shorten_string(s: &str, length: usize) -> &str {
    &s[..std::cmp::min(length, s.len())]
}
}

• /// 주석안의 코드 블록은 자동으로 러스트 코드로 인식됩니다.
• 이 코드 블록은 cargo test 호출하면 자동으로 컴파일되고 실행됩니다.
• Adding # in the code will hide it from the docs, but will still compile/run it.
• 위 코드를 Rust Playground에서 테스트 해 보시기 바랍니다.

컴파일러 린트 및 Clippy

Rust 컴파일러는 유용한 내장 린트뿐 아니라 멋진 오류 메시지를 생성합니다. Clippy는 프로젝트별로 사용 설정할 수 있는 그룹으로 구성된 더 많은 린트를 제공합니다.

#[deny(clippy::cast_possible_truncation)]
fn main() {
    let x = 3;
    while (x < 70000) {
        x *= 2;
    }
    println!("X는 u16에 맞지 않을까요? {}", x as u16);
}

룬 알고리즘

룬 알고리즘

룬(Luhn) 알고리즘은 신용카드 번호 검증에 사용되는 알고리즘 입니다. 이 알고리즘은 신용카드 번호를 문자열로 입력받고, 아래의 순서에 따라 신용카드 번호의 유효성을 확인합니다:

• Ignore all spaces. Reject number with fewer than two digits.

• 오른쪽에서 왼쪽으로 이동하며 2번째 자리마다 숫자를 2배 증가시킵니다. 예를 들어 1234에서 3과 1에 각각 2를 곱합니다.

• After doubling a digit, sum the digits if the result is greater than 9. So doubling 7 becomes 14 which becomes 1 + 4 = 5.

• 모든 자리의 숫자를 더합니다.

• 합계의 끝자리가 0인 경우 유효한 신용카드 번호입니다.

제공된 코드는 대부분의 알고리즘이 올바르게 구현되었는지 확인하는 두 가지 기본 단위 테스트와 함께 luhn 알고리즘의 버그가 있는 구현을 제공합니다.

Copy the code below to https://play.rust-lang.org/ and write additional tests to uncover bugs in the provided implementation, fixing any bugs you find.

#![allow(unused)]
fn main() {
pub fn luhn(cc_number: &str) -> bool {
    let mut sum = 0;
    let mut double = false;

    for c in cc_number.chars().rev() {
        if let Some(digit) = c.to_digit(10) {
            if double {
                let double_digit = digit * 2;
                sum +=
                    if double_digit > 9 { double_digit - 9 } else { double_digit };
            } else {
                sum += digit;
            }
            double = !double;
        } else {
            continue;
        }
    }

    sum % 10 == 0
}

#[cfg(test)]
mod test {
    use super::*;

    #[test]
    fn test_valid_cc_number() {
        assert!(luhn("4263 9826 4026 9299"));
        assert!(luhn("4539 3195 0343 6467"));
        assert!(luhn("7992 7398 713"));
    }

    #[test]
    fn test_invalid_cc_number() {
        assert!(!luhn("4223 9826 4026 9299"));
        assert!(!luhn("4539 3195 0343 6476"));
        assert!(!luhn("8273 1232 7352 0569"));
    }
}
}

해답

// 문제에 표시되는 버그가 있는 버전입니다.
#[cfg(never)]
pub fn luhn(cc_number: &str) -> bool {
    let mut sum = 0;
    let mut double = false;

    for c in cc_number.chars().rev() {
        if let Some(digit) = c.to_digit(10) {
            if double {
                let double_digit = digit * 2;
                sum +=
                    if double_digit > 9 { double_digit - 9 } else { double_digit };
            } else {
                sum += digit;
            }
            double = !double;
        } else {
            continue;
        }
    }

    sum % 10 == 0
}

// 솔루션이며 아래의 모든 테스트를 통과합니다.
pub fn luhn(cc_number: &str) -> bool {
    let mut sum = 0;
    let mut double = false;
    let mut digits = 0;

    for c in cc_number.chars().rev() {
        if let Some(digit) = c.to_digit(10) {
            digits += 1;
            if double {
                let double_digit = digit * 2;
                sum +=
                    if double_digit > 9 { double_digit - 9 } else { double_digit };
            } else {
                sum += digit;
            }
            double = !double;
        } else if c.is_whitespace() {
            continue;
        } else {
            return false;
        }
    }

    digits >= 2 && sum % 10 == 0
}

fn main() {
    let cc_number = "1234 5678 1234 5670";
    println!(
        "{cc_number}은(는) 유효한 신용카드 번호인가요? {}",
        if luhn(cc_number) { "예" } else { "아니요" }
    );
}

#[cfg(test)]
mod test {
    use super::*;

    #[test]
    fn test_valid_cc_number() {
        assert!(luhn("4263 9826 4026 9299"));
        assert!(luhn("4539 3195 0343 6467"));
        assert!(luhn("7992 7398 713"));
    }

    #[test]
    fn test_invalid_cc_number() {
        assert!(!luhn("4223 9826 4026 9299"));
        assert!(!luhn("4539 3195 0343 6476"));
        assert!(!luhn("8273 1232 7352 0569"));
    }

    #[test]
    fn test_non_digit_cc_number() {
        assert!(!luhn("foo"));
        assert!(!luhn("foo 0 0"));
    }

    #[test]
    fn test_empty_cc_number() {
        assert!(!luhn(""));
        assert!(!luhn(" "));
        assert!(!luhn("  "));
        assert!(!luhn("    "));
    }

    #[test]
    fn test_single_digit_cc_number() {
        assert!(!luhn("0"));
    }

    #[test]
    fn test_two_digit_cc_number() {
        assert!(luhn(" 0 0 "));
    }
}

Welcome Back

Including 10 minute breaks, this session should take about 2 hours and 10 minutes. It contains:

오류처리

This segment should take about 55 minutes. It contains:

패닉

Rust는 ’패닉’으로 치명적인 오류를 처리합니다.

러스트는 수행 중 치명적인 오류를 만나면 패닉을 발생할 것입니다:

fn main() {
    let v = vec![10, 20, 30];
    println!("v[100]: {}", v[100]);
}

• 패닉은 복구할 수 없고 예상치 못한 오류입니다.
  • 패닉은 프로그램에 버그가 있다는 것을 나타냅니다.
  • 경계 검사 실패와 같은 런타임 실패로 인해 패닉이 발생할 수 있습니다.
  • 실패 시 어설션(예: assert!) 패닉
  • 목적별 패닉은 panic! 매크로를 사용할 수 있습니다.
• 패닉은 스택을 ’해제’하여 함수가 반환된 것처럼 값을 삭제합니다.
• 충돌(크래시)을 허용하지 않아야 하는 경우, 패닉을 유발하지 않는 API(Vec::get등)를 사용하면 됩니다.

use std::panic;

fn main() {
    let result = panic::catch_unwind(|| "괜찮습니다.");
    println!("{result:?}");

    let result = panic::catch_unwind(|| {
        panic!("이런");
    });
    println!("{result:?}");
}

Iterator

Runtime errors like connection-refused or file-not-found are handled with the Result type, but matching this type on every call can be cumbersome. The try-operator ? is used to return errors to the caller. It lets you turn the common

match some_expression {
    Ok(value) => value,
    Err(err) => return Err(err),
}

이렇게 짧게 쓸 수 있습니다

some_expression?

이제 우리 예제에 적용해 보겠습니다:

use std::io::Read;
use std::{fs, io};

fn read_username(path: &str) -> Result<String, io::Error> {
    let username_file_result = fs::File::open(path);
    let mut username_file = match username_file_result {
        Ok(file) => file,
        Err(err) => return Err(err),
    };

    let mut username = String::new();
    match username_file.read_to_string(&mut username) {
        Ok(_) => Ok(username),
        Err(err) => Err(err),
    }
}

fn main() {
    //fs::write("config.dat", "alice").unwrap();
    let username = read_username("config.dat");
    println!("사용자 이름 또는 오류: {username:?}");
}

묵시적 형변환

실제로 ?가 적용되는 과정은 아까 설명한 것 보다 좀 더 복잡합니다:

expression?

위 표현은 아래와 같습니다

match expression {
    Ok(value) => value,
    Err(err)  => return Err(From::from(err)),
}

The From::from call here means we attempt to convert the error type to the type returned by the function. This makes it easy to encapsulate errors into higher-level errors.

예제

use std::error::Error;
use std::fmt::{self, Display, Formatter};
use std::fs::File;
use std::io::{self, Read};

#[derive(Debug)]
enum ReadUsernameError {
    IoError(io::Error),
    EmptyUsername(String),
}

impl Error for ReadUsernameError {}

impl Display for ReadUsernameError {
    fn fmt(&self, f: &mut Formatter) -> fmt::Result {
        match self {
            Self::IoError(e) => write!(f, "IO 오류: {e}"),
            Self::EmptyUsername(path) => write!(f, "Found no username in {path}"),
        }
    }
}

impl From<io::Error> for ReadUsernameError {
    fn from(err: io::Error) -> Self {
        Self::IoError(err)
    }
}

fn read_username(path: &str) -> Result<String, ReadUsernameError> {
    let mut username = String::with_capacity(100);
    File::open(path)?.read_to_string(&mut username)?;
    if username.is_empty() {
        return Err(ReadUsernameError::EmptyUsername(String::from(path)));
    }
    Ok(username)
}

fn main() {
    //fs::write("config.dat", "").unwrap();
    let username = read_username("config.dat");
    println!("사용자 이름 또는 오류: {username:?}");
}

동적인 에러 타입

Sometimes we want to allow any type of error to be returned without writing our own enum covering all the different possibilities. The std::error::Error trait makes it easy to create a trait object that can contain any error.

use std::error::Error;
use std::fs;
use std::io::Read;

fn read_count(path: &str) -> Result<i32, Box<dyn Error>> {
    let mut count_str = String::new();
    fs::File::open(path)?.read_to_string(&mut count_str)?;
    let count: i32 = count_str.parse()?;
    Ok(count)
}

fn main() {
    fs::write("count.dat", "1i3").unwrap();
    match read_count("count.dat") {
        Ok(count) => println!("개수: {count}"),
        Err(err) => println!("오류: {err}"),
    }
}

thiserror and anyhow

The thiserror and anyhow crates are widely used to simplify error handling.

• thiserror is often used in libraries to create custom error types that implement From<T>.
• anyhow is often used by applications to help with error handling in functions, including adding contextual information to your errors.

use anyhow::{bail, Context, Result};
use std::fs;
use std::io::Read;
use thiserror::Error;

#[derive(Clone, Debug, Eq, Error, PartialEq)]
#[error("{0}에서 사용자 이름을 찾을 수 없습니다.")]
struct EmptyUsernameError(String);

fn read_username(path: &str) -> Result<String> {
    let mut username = String::with_capacity(100);
    fs::File::open(path)
        .with_context(|| format!("{path}을(를) 열지 못했습니다."))?
        .read_to_string(&mut username)
        .context("읽지 못했습니다.")?;
    if username.is_empty() {
        bail!(EmptyUsernameError(path.to_string()));
    }
    Ok(username)
}

fn main() {
    //fs::write("config.dat", "").unwrap();
    match read_username("config.dat") {
        Ok(username) => println!("사용자 이름: {username}"),
        Err(err) => println!("오류: {err:?}"),
    }
}

Result를 이용한 구조화된 오류처리

다음은 표현식 언어의 매우 간단한 파서를 구현합니다. 그러나 패닉을 통해 오류를 처리합니다. 대신 관용적인 오류 처리를 사용하고 오류를 main의 반환으로 전파하도록 다시 작성합니다. thiserror 및 anyhow를 얼마든지 사용하세요.

힌트: 먼저 parse 함수에서 오류 처리를 수정하세요. 제대로 작동하면 Iterator<Item=Result<Token, TokenizerError>>를 구현하도록 Tokenizer를 업데이트하고 파서에서 처리합니다.

use std::iter::Peekable;
use std::str::Chars;

/// 산술 연산자입니다.
#[derive(Debug, PartialEq, Clone, Copy)]
enum Op {
    Add,
    Sub,
}

/// 표현식 언어의 토큰입니다.
#[derive(Debug, PartialEq)]
enum Token {
    Number(String),
    Identifier(String),
    Operator(Op),
}

/// 표현식 언어의 표현식입니다.
#[derive(Debug, PartialEq)]
enum Expression {
    /// 변수 참조입니다.
    Var(String),
    /// 리터럴 숫자입니다.
    Number(u32),
    /// 이진 연산입니다.
    Operation(Box<Expression>, Op, Box<Expression>),
}

fn tokenize(input: &str) -> Tokenizer {
    return Tokenizer(input.chars().peekable());
}

struct Tokenizer<'a>(Peekable<Chars<'a>>);

impl<'a> Iterator for Tokenizer<'a> {
    type Item = Token;

    fn next(&mut self) -> Option<Token> {
        let c = self.0.next()?;
        match c {
            '0'..='9' => {
                let mut num = String::from(c);
                while let Some(c @ '0'..='9') = self.0.peek() {
                    num.push(*c);
                    self.0.next();
                }
                Some(Token::Number(num))
            }
            'a'..='z' => {
                let mut ident = String::from(c);
                while let Some(c @ ('a'..='z' | '_' | '0'..='9')) = self.0.peek() {
                    ident.push(*c);
                    self.0.next();
                }
                Some(Token::Identifier(ident))
            }
            '+' => Some(Token::Operator(Op::Add)),
            '-' => Some(Token::Operator(Op::Sub)),
            _ => panic!("예기치 않은 문자 {c}"),
        }
    }
}

fn parse(input: &str) -> Expression {
    let mut tokens = tokenize(input);

    fn parse_expr<'a>(tokens: &mut Tokenizer<'a>) -> Expression {
        let Some(tok) = tokens.next() else {
            panic!("예기치 않은 입력 종료");
        };
        let expr = match tok {
            Token::Number(num) => {
                let v = num.parse().expect("잘못된 32비트 정수입니다.'");
                Expression::Number(v)
            }
            Token::Identifier(ident) => Expression::Var(ident),
            Token::Operator(_) => panic!("예기치 않은 토큰 {tok:?}"),
        };
        // 이진 연산이 있는 경우 이를 파싱합니다.
        match tokens.next() {
            None => expr,
            Some(Token::Operator(op)) => Expression::Operation(
                Box::new(expr),
                op,
                Box::new(parse_expr(tokens)),
            ),
            Some(tok) => panic!("예기치 않은 토큰 {tok:?}"),
        }
    }

    parse_expr(&mut tokens)
}

fn main() {
    let expr = parse("10+foo+20-30");
    println!("{expr:?}");
}

해답

use thiserror::Error;
use std::iter::Peekable;
use std::str::Chars;

/// 산술 연산자입니다.
#[derive(Debug, PartialEq, Clone, Copy)]
enum Op {
    Add,
    Sub,
}

/// 표현식 언어의 토큰입니다.
#[derive(Debug, PartialEq)]
enum Token {
    Number(String),
    Identifier(String),
    Operator(Op),
}

/// 표현식 언어의 표현식입니다.
#[derive(Debug, PartialEq)]
enum Expression {
    /// 변수 참조입니다.
    Var(String),
    /// 리터럴 숫자입니다.
    Number(u32),
    /// 이진 연산입니다.
    Operation(Box<Expression>, Op, Box<Expression>),
}

fn tokenize(input: &str) -> Tokenizer {
    return Tokenizer(input.chars().peekable());
}

#[derive(Debug, Error)]
enum TokenizerError {
    #[error("입력에 예상치 못한 문자 '{0}'이(가) 있습니다.")]
    UnexpectedCharacter(char),
}

struct Tokenizer<'a>(Peekable<Chars<'a>>);

impl<'a> Iterator for Tokenizer<'a> {
    type Item = Result<Token, TokenizerError>;

    fn next(&mut self) -> Option<Result<Token, TokenizerError>> {
        let c = self.0.next()?;
        match c {
            '0'..='9' => {
                let mut num = String::from(c);
                while let Some(c @ '0'..='9') = self.0.peek() {
                    num.push(*c);
                    self.0.next();
                }
                Some(Ok(Token::Number(num)))
            }
            'a'..='z' => {
                let mut ident = String::from(c);
                while let Some(c @ ('a'..='z' | '_' | '0'..='9')) = self.0.peek() {
                    ident.push(*c);
                    self.0.next();
                }
                Some(Ok(Token::Identifier(ident)))
            }
            '+' => Some(Ok(Token::Operator(Op::Add))),
            '-' => Some(Ok(Token::Operator(Op::Sub))),
            _ => Some(Err(TokenizerError::UnexpectedCharacter(c))),
        }
    }
}

#[derive(Debug, Error)]
enum ParserError {
    #[error("토큰나이저 오류: {0}")]
    TokenizerError(#[from] TokenizerError),
    #[error("예기치 않은 입력 종료")]
    UnexpectedEOF,
    #[error("예기치 않은 토큰 {0:?}")]
    UnexpectedToken(Token),
    #[error("잘못된 번호")]
    InvalidNumber(#[from] std::num::ParseIntError),
}

fn parse(input: &str) -> Result<Expression, ParserError> {
    let mut tokens = tokenize(input);

    fn parse_expr<'a>(
        tokens: &mut Tokenizer<'a>,
    ) -> Result<Expression, ParserError> {
        let tok = tokens.next().ok_or(ParserError::UnexpectedEOF)??;
        let expr = match tok {
            Token::Number(num) => {
                let v = num.parse()?;
                Expression::Number(v)
            }
            Token::Identifier(ident) => Expression::Var(ident),
            Token::Operator(_) => return Err(ParserError::UnexpectedToken(tok)),
        };
        // 이진 연산이 있는 경우 이를 파싱합니다.
        Ok(match tokens.next() {
            None => expr,
            Some(Ok(Token::Operator(op))) => Expression::Operation(
                Box::new(expr),
                op,
                Box::new(parse_expr(tokens)?),
            ),
            Some(Err(e)) => return Err(e.into()),
            Some(Ok(tok)) => return Err(ParserError::UnexpectedToken(tok)),
        })
    }

    parse_expr(&mut tokens)
}

fn main() -> anyhow::Result<()> {
    let expr = parse("10+foo+20-30")?;
    println!("{expr:?}");
    Ok(())
}

안전하지 않은 러스트

This segment should take about 1 hour and 5 minutes. It contains:

안전하지 않은 러스트

러스트로 작성된 프로그램은 크게 두 부분으로 나뉩니다:

• 안전한 러스트: 메모리 관련 오류 발생 불가능, 정의되지 않은 동작 없음.
• 안전하지 않은 러스트: 특별한 조건을 만족하지 않은채로 사용되면 정의되지 않은 동작을 유발할 수 있음.

We saw mostly safe Rust in this course, but it’s important to know what Unsafe Rust is.

보통, 안전하지 않은 러스트 코드는 크기가 작으며, 독립적으로 존재합니다. 그리고 코드가 왜 잘 작동하는지에 대해 세밀하게 문서화가 되어 있습니다. 그리고, 많은 경우 안전한 러스트 코드를 통해서 추상화를 시킨 후 사용하게 됩니다.

안전하지 않은 러스트를 이용하면 다음과 같은 다섯 가지 것들이 가능해 집니다:

• 원시 포인터 역참조(따라가기)
• 정적 가변변수 접근 및 수정.
• union 필드 접근.
• extern 함수를 포함한 unsafe 함수 호출.
• unsafe 트레잇 구현.

위 기능들에 대해 간략히 살펴보겠습니다. 자세한 내용은 러스트 프로그래밍 언어, 19.1절과 Rustonomicon를 참조하세요.

원시 포인터 역참조(따라가기)

포인터를 만드는 것은 안전합니다. 하지만 역참조(따라가기)할 경우 unsafe가 필요합니다:

fn main() {
    let mut s = String::from("조심하세요!");

    let r1 = &mut s as *mut String;
    let r2 = r1 as *const String;

    // Safe because r1 and r2 were obtained from references and so are
    // guaranteed to be non-null and properly aligned, the objects underlying
    // the references from which they were obtained are live throughout the
    // whole unsafe block, and they are not accessed either through the
    // references or concurrently through any other pointers.
    unsafe {
        println!("r1은 {}입니다.", *r1);
        *r1 = String::from("이런");
        println!("r2는 {}입니다.", *r2);
    }

    // 안전하지 않음. 이렇게 하지 마세요.
    /*
    let r3: &String = unsafe { &*r1 };
    drop(s);
    println!("r3 is: {}", *r3);
    */
}

정적 가변 변수

불변 정적변수를 읽는 것은 안전합니다:

static HELLO_WORLD: &str = "Hello, world!";

fn main() {
    println!("HELLO_WORLD: {HELLO_WORLD}");
}

하지만, 데이터 레이스가 발생할 수 있으므로 정적 가변변수를 읽고 쓰는 것은 안전하지 않습니다:

static mut COUNTER: u32 = 0;

fn add_to_counter(inc: u32) {
    unsafe {
        COUNTER += inc;
    }
}

fn main() {
    add_to_counter(42);

    unsafe {
        println!("COUNTER: {COUNTER}");
    }
}

Unions

유니온 타입은 열거형(enum)과 비슷하지만, 어떤 필드에 해당하는 값을 가지고 있는지 여부를 프로그래머가 수동으로 추적해야 합니다:

#[repr(C)]
union MyUnion {
    i: u8,
    b: bool,
}

fn main() {
    let u = MyUnion { i: 42 };
    println!("int: {}", unsafe { u.i });
    println!("부울: {}", unsafe { u.b }); // Undefined behavior!
}

안전하지 않은 함수 호출

안전하지 않은 함수 호출

함수나 메서드가 정의되지 않은 동작으로 빠지지 않게 하기 위해서 만족해야 하는 전제 조건이 있는 경우, 그 함수나 메서드를 unsafe로 표시할 수 있습니다:

extern "C" {
    fn abs(input: i32) -> i32;
}

fn main() {
    let emojis = "🗻∈🌏";

    // 색인이 올바른 순서이고 문자열 슬라이스의 경계 내에
    // 있으며 UTF-8 시퀀스 경계에 있으므로 안전합니다.
    unsafe {
        println!("이모티콘: {}", emojis.get_unchecked(0..4));
        println!("이모티콘: {}", emojis.get_unchecked(4..7));
        println!("이모티콘: {}", emojis.get_unchecked(7..11));
    }

    println!("문자 수: {}", count_chars(unsafe { emojis.get_unchecked(0..7) }));

    unsafe {
        // Undefined behavior if abs misbehaves.
        println!("C에 따른 절댓값 -3: {}", abs(-3));
    }

    // Not upholding the UTF-8 encoding requirement breaks memory safety!
    // println!("emoji: {}", unsafe { emojis.get_unchecked(0..3) });
    // println!("char count: {}", count_chars(unsafe {
    // emojis.get_unchecked(0..3) }));
}

fn count_chars(s: &str) -> usize {
    s.chars().count()
}

안전하지 않은 함수 작성하기

여러분이 작성한 함수를 사용할 때 어떤 특별한 조건을 만족해야 한다면, unsafe로 마킹할 수 있습니다.

/// 지정된 포인터가 가리키는 값을 바꿉니다.
///
/// # Safety
///
/// 포인터는 유효하고 올바르게 정렬되어야 합니다.
unsafe fn swap(a: *mut u8, b: *mut u8) {
    let temp = *a;
    *a = *b;
    *b = temp;
}

fn main() {
    let mut a = 42;
    let mut b = 66;

    // 다음과 같은 이유로 안전합니다.
    unsafe {
        swap(&mut a, &mut b);
    }

    println!("a = {}, b = {}", a, b);
}

안전하지 않은 트레잇 구현하기

함수에서와 마찬가지로 트레잇도 unsafe로 마킹 가능합니다. 만약 그 트레잇을 구현할 때 정의되지 않은 동작을 피하기 위해 특별한 조건이 필요하다면 말이지요.

예를 들어 zerocopy 크레이트에는 안전하지 않은 트레잇이 있습니다:

use std::mem::size_of_val;
use std::slice;

/// ...
/// # Safety
/// 타입에는 정의된 표현이 있어야 하며 패딩은 없어야 합니다.
pub unsafe trait AsBytes {
    fn as_bytes(&self) -> &[u8] {
        unsafe {
            slice::from_raw_parts(
                self as *const Self as *const u8,
                size_of_val(self),
            )
        }
    }
}

// u32에 정의된 표현이 있고 패딩이 없으므로 안전합니다.
unsafe impl AsBytes for u32 {}

FFI래퍼

Rust has great support for calling functions through a foreign function interface (FFI). We will use this to build a safe wrapper for the libc functions you would use from C to read the names of files in a directory.

아래 리눅스 메뉴얼 문서들을 참조하시기 바랍니다:

• opendir(3)
• readdir(3)
• closedir(3)

아마 std::ffi모듈을 참조할 필요가 있을 것입니다. 거기에는 이번 예제를 수행하는데 필요한 다양한 종류의 문자열 타입들이 소개되어 있습니다:

이 타입들 간의 변환은 다음과 같습니다:

• &str에서 CString으로의 변환: 맨 마지막의 \0 문자를 저장하기 위한 공간을 할당해야 합니다,
• CString에서 *const i8로의 변환: C함수를 호출하기 위해서는 포인터가 필요합니다,
• *const i8에서 &CStr로의 변환: 주어진 바이트 시퀀스가 \0로 끝나는지 확인하고 싶은 경우,
• &CStr to &[u8]: a slice of bytes is the universal interface for “some unknown data”,
• &[u8]에서 &OsStr로의 변환: &OsStr는 OsString으로 가기 위한 중간 단계 입니다. OsStrExt를 사용해서 OsStr를 생성하세요,
• &OsStr에서 OsString으로의 변환: &OsStr이 가리키고 있는 데이터를 복사함으로써, 이 데이터를 리턴하고, readdir함수를 호출할 때 사용할 수 있게 해 줍니다.

Nomicon에 FFI와 관련한 아주 유용한 챕터가 있습니다.

아래 코드를 https://play.rust-lang.org/에 복사하고 빠진 함수와 메서드를 채워봅니다:

// TODO: 구현이 완료되면 이를 삭제합니다.
#![allow(unused_imports, unused_variables, dead_code)]

mod ffi {
    use std::os::raw::{c_char, c_int};
    #[cfg(not(target_os = "매크로"))]
    use std::os::raw::{c_long, c_uchar, c_ulong, c_ushort};

    // 불투명 타입입니다. https://doc.rust-lang.org/nomicon/ffi.html을 참고하세요.
    #[repr(C)]
    pub struct DIR {
        _data: [u8; 0],
        _marker: core::marker::PhantomData<(*mut u8, core::marker::PhantomPinned)>,
    }

    // readdir(3)의 Linux man 페이지에 따른 레이아웃입니다.
    // 여기서 ino_t 및 off_t는
    // /usr/include/x86_64-linux-gnu/{sys/types.h, bits/typesizes.h}의 정의에 따라 확인됩니다.
    #[cfg(not(target_os = "매크로"))]
    #[repr(C)]
    pub struct dirent {
        pub d_ino: c_ulong,
        pub d_off: c_long,
        pub d_reclen: c_ushort,
        pub d_type: c_uchar,
        pub d_name: [c_char; 256],
    }

    // dir(5)의 macOS man 페이지에 따른 레이아웃입니다.
    #[cfg(all(target_os = "매크로"))]
    #[repr(C)]
    pub struct dirent {
        pub d_fileno: u64,
        pub d_seekoff: u64,
        pub d_reclen: u16,
        pub d_namlen: u16,
        pub d_type: u8,
        pub d_name: [c_char; 1024],
    }

    extern "C" {
        pub fn opendir(s: *const c_char) -> *mut DIR;

        #[cfg(not(all(target_os = "매크로", target_arch = "x86_64")))]
        pub fn readdir(s: *mut DIR) -> *const dirent;

        // https://github.com/rust-lang/libc/issues/414 및
 // stat(2)에 관한 macOS man 페이지의 _DARWIN_FEATURE_64_BIT_INODE 섹션을 참고하세요.
 //
 // ' 이 업데이트가 제공되기 전에 존재했던 플랫폼은'
 // Intel 및 PowerPC의 macOS (iOS/wearOS 등이 아님)를 의미합니다.
        #[cfg(all(target_os = "매크로", target_arch = "x86_64"))]
        #[link_name = "readdir$INODE64"]
        pub fn readdir(s: *mut DIR) -> *const dirent;

        pub fn closedir(s: *mut DIR) -> c_int;
    }
}

use std::ffi::{CStr, CString, OsStr, OsString};
use std::os::unix::ffi::OsStrExt;

#[derive(Debug)]
struct DirectoryIterator {
    path: CString,
    dir: *mut ffi::DIR,
}

impl DirectoryIterator {
    fn new(path: &str) -> Result<DirectoryIterator, String> {
        // opendir을 호출하고 제대로 작동하면 Ok 값을 반환하고
        // 그렇지 않으면 메시지와 함께 Err을 반환합니다.
        unimplemented!()
    }
}

impl Iterator for DirectoryIterator {
    type Item = OsString;
    fn next(&mut self) -> Option<OsString> {
        // NULL 포인터를 다시 가져올 때까지 readdir을 계속 호출합니다.
        unimplemented!()
    }
}

impl Drop for DirectoryIterator {
    fn drop(&mut self) {
        // 필요에 따라 closedir을 호출합니다.
        unimplemented!()
    }
}

fn main() -> Result<(), String> {
    let iter = DirectoryIterator::new(".")?;
    println!("파일: {:#?}", iter.collect::<Vec<_>>());
    Ok(())
}

해답

mod ffi {
    use std::os::raw::{c_char, c_int};
    #[cfg(not(target_os = "매크로"))]
    use std::os::raw::{c_long, c_uchar, c_ulong, c_ushort};

    // 불투명 타입입니다. https://doc.rust-lang.org/nomicon/ffi.html을 참고하세요.
    #[repr(C)]
    pub struct DIR {
        _data: [u8; 0],
        _marker: core::marker::PhantomData<(*mut u8, core::marker::PhantomPinned)>,
    }

    // readdir(3)의 Linux man 페이지에 따른 레이아웃입니다.
    // 여기서 ino_t 및 off_t는
    // /usr/include/x86_64-linux-gnu/{sys/types.h, bits/typesizes.h}의 정의에 따라 확인됩니다.
    #[cfg(not(target_os = "매크로"))]
    #[repr(C)]
    pub struct dirent {
        pub d_ino: c_ulong,
        pub d_off: c_long,
        pub d_reclen: c_ushort,
        pub d_type: c_uchar,
        pub d_name: [c_char; 256],
    }

    // dir(5)의 macOS man 페이지에 따른 레이아웃입니다.
    #[cfg(all(target_os = "매크로"))]
    #[repr(C)]
    pub struct dirent {
        pub d_fileno: u64,
        pub d_seekoff: u64,
        pub d_reclen: u16,
        pub d_namlen: u16,
        pub d_type: u8,
        pub d_name: [c_char; 1024],
    }

    extern "C" {
        pub fn opendir(s: *const c_char) -> *mut DIR;

        #[cfg(not(all(target_os = "매크로", target_arch = "x86_64")))]
        pub fn readdir(s: *mut DIR) -> *const dirent;

        // https://github.com/rust-lang/libc/issues/414 및
 // stat(2)에 관한 macOS man 페이지의 _DARWIN_FEATURE_64_BIT_INODE 섹션을 참고하세요.
 //
 // ' 이 업데이트가 제공되기 전에 존재했던 플랫폼은'
 // Intel 및 PowerPC의 macOS (iOS/wearOS 등이 아님)를 의미합니다.
        #[cfg(all(target_os = "매크로", target_arch = "x86_64"))]
        #[link_name = "readdir$INODE64"]
        pub fn readdir(s: *mut DIR) -> *const dirent;

        pub fn closedir(s: *mut DIR) -> c_int;
    }
}

use std::ffi::{CStr, CString, OsStr, OsString};
use std::os::unix::ffi::OsStrExt;

#[derive(Debug)]
struct DirectoryIterator {
    path: CString,
    dir: *mut ffi::DIR,
}

impl DirectoryIterator {
    fn new(path: &str) -> Result<DirectoryIterator, String> {
        // opendir을 호출하고 제대로 작동하면 Ok 값을 반환하고
        // 그렇지 않으면 메시지와 함께 Err을 반환합니다.
        let path =
            CString::new(path).map_err(|err| format!("잘못된 경로: {err}"))?;
        // SAFETY: path.as_ptr()은 NULL일 수 없습니다.
        let dir = unsafe { ffi::opendir(path.as_ptr()) };
        if dir.is_null() {
            Err(format!("{:?}을(를) 열 수 없습니다.", path))
        } else {
            Ok(DirectoryIterator { path, dir })
        }
    }
}

impl Iterator for DirectoryIterator {
    type Item = OsString;
    fn next(&mut self) -> Option<OsString> {
        // NULL 포인터를 다시 얻을 때까지 readdir을 계속 호출합니다.
        // SAFETY: self.dir은 NULL이 아닙니다.
        let dirent = unsafe { ffi::readdir(self.dir) };
        if dirent.is_null() {
            // 디렉터리의 끝에 도달했습니다.
            return None;
        }
        // SAFETY: dirent는 NULL이 아니며 dirent.d_name은 NUL
        // 종료됩니다.
        let d_name = unsafe { CStr::from_ptr((*dirent).d_name.as_ptr()) };
        let os_str = OsStr::from_bytes(d_name.to_bytes());
        Some(os_str.to_owned())
    }
}

impl Drop for DirectoryIterator {
    fn drop(&mut self) {
        // 필요에 따라 closedir을 호출합니다.
        if !self.dir.is_null() {
            // SAFETY: self.dir은 NULL이 아닙니다.
            if unsafe { ffi::closedir(self.dir) } != 0 {
                panic!("{:?}을(를) 닫을 수 없습니다.", self.path);
            }
        }
    }
}

fn main() -> Result<(), String> {
    let iter = DirectoryIterator::new(".")?;
    println!("파일: {:#?}", iter.collect::<Vec<_>>());
    Ok(())
}

#[cfg(test)]
mod tests {
    use super::*;
    use std::error::Error;

    #[test]
    fn test_nonexisting_directory() {
        let iter = DirectoryIterator::new("no-such-directory");
        assert!(iter.is_err());
    }

    #[test]
    fn test_empty_directory() -> Result<(), Box<dyn Error>> {
        let tmp = tempfile::TempDir::new()?;
        let iter = DirectoryIterator::new(
            tmp.path().to_str().ok_or("경로에 UTF-8이 아닌 문자가 있음")?,
        )?;
        let mut entries = iter.collect::<Vec<_>>();
        entries.sort();
        assert_eq!(entries, &[".", ".."]);
        Ok(())
    }

    #[test]
    fn test_nonempty_directory() -> Result<(), Box<dyn Error>> {
        let tmp = tempfile::TempDir::new()?;
        std::fs::write(tmp.path().join("foo.txt"), "Foo 다이어리\n")?;
        std::fs::write(tmp.path().join("bar.png"), "<PNG>\n")?;
        std::fs::write(tmp.path().join("crab.rs"), "//! Crab\n")?;
        let iter = DirectoryIterator::new(
            tmp.path().to_str().ok_or("경로에 UTF-8이 아닌 문자가 있음")?,
        )?;
        let mut entries = iter.collect::<Vec<_>>();
        entries.sort();
        assert_eq!(entries, &[".", "..", "bar.png", "crab.rs", "foo.txt"]);
        Ok(())
    }
}

Welcome to Rust in Android

Rust is supported for system software on Android. This means that you can write new services, libraries, drivers or even firmware in Rust (or improve existing code as needed).

우리는 오늘 여러분의 프로젝트에서 러스트 코드를 호출해볼 것입니다. 그 프로젝트에서 러스트로 옮길만 한 작은 부분을 정하세요. 의존성이 적고 “특이한” 타입이 적을 수록 좋습니다. 바이트 몇 개를 파싱하는 코드라면 완벽합니다.

설치

We will be using a Cuttlefish Android Virtual Device to test our code. Make sure you have access to one or create a new one with:

source build/envsetup.sh
lunch aosp_cf_x86_64_phone-trunk_staging-userdebug
acloud create

자세한 내용은 Android Developer Codelab을 참조하십시오.

빌드 규칙

안드로이드 빌드 시스템(Soong)은 다음과 같은 여러 모듈을 통해 러스트를 지원합니다:

다음은 rust_binary와 rust_library를 살펴봅니다.

러스트 바이너리

간단한 응용 프로그램으로 시작해 보겠습니다. AOSP 체크아웃의 루트에서 다음 파일을 생성합니다:

hello_rust/Android.bp:

rust_binary {
    name: "hello_rust",
    crate_name: "hello_rust",
    srcs: ["src/main.rs"],
}

hello_rust/src/main.rs:

//! Rust 데모입니다.

/// 인사말을 표준 출력으로 인쇄합니다.
fn main() {
    println!("Hello from Rust!");
}

그런 다음, 이 바이너리를 빌드하고, 가상 디바이스에 넣고, 실행합니다:

m hello_rust
adb push "$ANDROID_PRODUCT_OUT/system/bin/hello_rust" /data/local/tmp
adb shell /data/local/tmp/hello_rust

Hello from Rust!

러스트 라이브러리

rust_library를 사용하여 안드로이드용 새 러스트 라이브러리를 만듭니다.

여기서 두 개의 라이브러리에 대한 의존성을 선언합니다:

• 아래에 정의한 libgreeting.
• external/rust/crates/에 존재하는 libtextwrap.

hello_rust/Android.bp:

rust_binary {
    name: "hello_rust_with_dep",
    crate_name: "hello_rust_with_dep",
    srcs: ["src/main.rs"],
    rustlibs: [
        "libgreetings",
        "libtextwrap",
    ],
    prefer_rlib: true, // Need this to avoid dynamic link error.
}

rust_library {
    name: "libgreetings",
    crate_name: "인사말",
    srcs: ["src/lib.rs"],
}

hello_rust/src/main.rs:

//! Rust 데모입니다.

use greetings::greeting;
use textwrap::fill;

/// 인사말을 표준 출력으로 인쇄합니다.
fn main() {
    println!("{}", fill(&greeting("Bob"), 24));
}

hello_rust/src/lib.rs:

//! 인사말 라이브러리입니다.

/// `name`에게 인사합니다.
pub fn greeting(name: &str) -> String {
    format!("{name}님, 안녕하세요. 만나서 반갑습니다.")
}

이전처럼, 빌드하고, 가상 디바이스로 넣고, 실행합니다:

m hello_rust_with_dep
adb push "$ANDROID_PRODUCT_OUT/system/bin/hello_rust_with_dep" /data/local/tmp
adb shell /data/local/tmp/hello_rust_with_dep

Hello Bob, it is very
nice to meet you!

AIDL

러스트는 안드로이드 인터페이스 정의 언어(AIDL)를 지원합니다:

• 러스트 코드에서 기존 AIDL 서버를 호출 할 수 있습니다.
• 러스트에서 새로운 AIDL 서버를 생성할 수 있습니다.

/** 생일 서비스 인터페이스입니다. */

To illustrate how to use Rust with Binder, we’re going to walk through the process of creating a Binder interface. We’re then going to both implement the described service and write client code that talks to that service.

AIDL 인터페이스

AIDL 인터페이스를 이용해서 서비스의 API를 선언합니다:

birthday_service/aidl/com/example/birthdayservice/IBirthdayService.aidl:

/** 생일 서비스 인터페이스입니다. */
interface IBirthdayService {
    /** 생일 축하 메시지를 생성합니다. */
    String wishHappyBirthday(String name, int years);
}

birthday_service/aidl/Android.bp:

aidl_interface {
    name: "com.example.birthdayservice",
    srcs: ["com/example/birthdayservice/*.aidl"],
    unstable: true,
    backend: {
        rust: { // Rust는 기본적으로 사용 설정되지 않습니다.
            enabled: true,
        },
    },
}

Generated Service API

Binder generates a trait corresponding to the interface definition. trait to talk to the service.

birthday_service/aidl/com/example/birthdayservice/IBirthdayService.aidl:

/** 생일 서비스 인터페이스입니다. */
interface IBirthdayService {
    /** 생일 축하 메시지를 생성합니다. */
    String wishHappyBirthday(String name, int years);
}

Generated trait:

trait IBirthdayService {
    fn wishHappyBirthday(&self, name: &str, years: i32) -> binder::Result<String>;
}

Your service will need to implement this trait, and your client will use this trait to talk to the service.

서비스 구현

이제 AIDL서비스를 구현할 수 있습니다:

birthday_service/src/lib.rs:

use com_example_birthdayservice::aidl::com::example::birthdayservice::IBirthdayService::IBirthdayService;
use com_example_birthdayservice::binder;

/// The `IBirthdayService` implementation.
pub struct BirthdayService;

impl binder::Interface for BirthdayService {}

impl IBirthdayService for BirthdayService {
    fn wishHappyBirthday(&self, name: &str, years: i32) -> binder::Result<String> {
        Ok(format!("{name}님의 생일을 축하합니다. {years}주년을 축하합니다."))
    }
}

birthday_service/Android.bp:

rust_library {
    name: "libbirthdayservice",
    srcs: ["src/lib.rs"],
    crate_name: "birthdayservice",
    rustlibs: [
        "com.example.birthdayservice-rust",
        "libbinder_rs",
    ],
}

AIDL 서버

마지막으로 서비스를 제공하는 서버를 만들 수 있습니다:

birthday_service/src/server.rs:

//! Birthday service.
use birthdayservice::BirthdayService;
use com_example_birthdayservice::aidl::com::example::birthdayservice::IBirthdayService::BnBirthdayService;
use com_example_birthdayservice::binder;

const SERVICE_IDENTIFIER: &str = "birthdayservice";

/// 생일 서비스의 진입점입니다.
fn main() {
    let birthday_service = BirthdayService;
    let birthday_service_binder = BnBirthdayService::new_binder(
        birthday_service,
        binder::BinderFeatures::default(),
    );
    binder::add_service(SERVICE_IDENTIFIER, birthday_service_binder.as_binder())
        .expect("서비스 등록 실패");
    binder::ProcessState::join_thread_pool()
}

birthday_service/Android.bp:

rust_binary {
    name: "birthday_server",
    crate_name: "birthday_server",
    srcs: ["src/server.rs"],
    rustlibs: [
        "com.example.birthdayservice-rust",
        "libbinder_rs",
        "libbirthdayservice",
    ],
    prefer_rlib: true, // To avoid dynamic link error.
}

배포

서비스를 빌드하고, 가상 디바이스에 넣고, 시작 할 수 있습니다:

m birthday_server
adb push "$ANDROID_PRODUCT_OUT/system/bin/birthday_server" /data/local/tmp
adb root
adb shell /data/local/tmp/birthday_server

다른 터미널을 띄워서 서비스가 잘 수행되고 있는지 확인합니다:

adb shell service check birthdayservice

Service birthdayservice: found

service call명렁어로 서비스를 호출할 수도 있습니다:

adb shell service call birthdayservice 1 s16 Bob i32 24

Result: Parcel(
  0x00000000: 00000000 00000036 00610048 00700070 '....6...H.a.p.p.'
  0x00000010: 00200079 00690042 00740072 00640068 'y. .B.i.r.t.h.d.'
  0x00000020: 00790061 00420020 0062006f 0020002c 'a.y. .B.o.b.,. .'
  0x00000030: 006f0063 0067006e 00610072 00750074 'c.o.n.g.r.a.t.u.'
  0x00000040: 0061006c 00690074 006e006f 00200073 'l.a.t.i.o.n.s. .'
  0x00000050: 00690077 00680074 00740020 00650068 'w.i.t.h. .t.h.e.'
  0x00000060: 00320020 00200034 00650079 00720061 ' .2.4. .y.e.a.r.'
  0x00000070: 00210073 00000000                   's.!.....        ')

AIDL 클라이언트

마지막으로, 아까 추가한 서비스에 대한 클라이언트를 러스트로 만들겠습니다.

birthday_service/src/client.rs:

use com_example_birthdayservice::aidl::com::example::birthdayservice::IBirthdayService::IBirthdayService;
use com_example_birthdayservice::binder;

const SERVICE_IDENTIFIER: &str = "birthdayservice";

/// 생일 서비스를 호출합니다.
fn main() -> Result<(), Box<dyn Error>> {
    let name = std::env::args().nth(1).unwrap_or_else(|| String::from("Bob"));
    let years = std::env::args()
        .nth(2)
        .and_then(|arg| arg.parse::<i32>().ok())
        .unwrap_or(42);

    binder::ProcessState::start_thread_pool();
    let service = binder::get_interface::<dyn IBirthdayService>(SERVICE_IDENTIFIER)
        .map_err(|_| "BirthdayService에 연결할 수 없습니다.")?;

    // Call the service.
    let msg = service.wishHappyBirthday(&name, years)?;
    println!("{msg}");
}

birthday_service/Android.bp:

rust_binary {
    name: "birthday_client",
    crate_name: "birthday_client",
    srcs: ["src/client.rs"],
    rustlibs: [
        "com.example.birthdayservice-rust",
        "libbinder_rs",
    ],
    prefer_rlib: true, // To avoid dynamic link error.
}

클라이언트는 libbirthdayservice에 의존하지 않음에 주목하세요.

빌드하고, 가상 디바이스로 넣고, 실행합니다:

m birthday_client
adb push "$ANDROID_PRODUCT_OUT/system/bin/birthday_client" /data/local/tmp
adb shell /data/local/tmp/birthday_client Charlie 60

Happy Birthday Charlie, congratulations with the 60 years!

API 수정

API를 확장하여 더 많은 기능을 제공해 봅시다. 클라이언트가 생일 카드에 담길 내용을 지정할 수 있도록 하겠습니다:

package com.example.birthdayservice;

/** 생일 서비스 인터페이스입니다. */
interface IBirthdayService {
    /** 생일 축하 메시지를 생성합니다. */
    String wishHappyBirthday(String name, int years, in String[] text);
}

This results in an updated trait definition for IBirthdayService:

trait IBirthdayService {
    fn wishHappyBirthday(
        &self,
        name: &str,
        years: i32,
        text: &[String],
    ) -> binder::Result<String>;
}

Updating Client and Service

Update the client and server code to account for the new API.

birthday_service/src/lib.rs:

impl IBirthdayService for BirthdayService {
    fn wishHappyBirthday(
        &self,
        name: &str,
        years: i32,
        text: &[String],
    ) -> binder::Result<String> {
        let mut msg = format!(
            "{name}님의 생일을 축하합니다. {years}주년을 축하합니다.",
        );

        for line in text {
            msg.push('\n');
            msg.push_str(line);
        }

        Ok(msg)
    }
}

birthday_service/src/client.rs:

let msg = service.wishHappyBirthday(
    &name,
    years,
    &[
        String::from("Habby birfday to yuuuuu"),
        String::from("And also: many more"),
    ],
)?;

Working With AIDL Types

AIDL types translate into the appropriate idiomatic Rust type:

• Primitive types map (mostly) to idiomatic Rust types.
• Collection types like slices, Vecs and string types are supported.
• References to AIDL objects and file handles can be sent between clients and services.
• File handles and parcelables are fully supported.

Primitive Types

Primitive types map (mostly) idiomatically:

배열

The array types (T[], byte[], and List<T>) get translated to the appropriate Rust array type depending on how they are used in the function signature:

트레잇 객체

AIDL objects can be sent either as a concrete AIDL type or as the type-erased IBinder interface:

birthday_service/aidl/com/example/birthdayservice/IBirthdayInfoProvider.aidl:

package com.example.birthdayservice;

interface IBirthdayInfoProvider {
    String name();
    int years();
}

birthday_service/aidl/com/example/birthdayservice/IBirthdayService.aidl:

import com.example.birthdayservice.IBirthdayInfoProvider;

interface IBirthdayService {
    /** The same thing, but using a binder object. */
    String wishWithProvider(IBirthdayInfoProvider provider);

    /** The same thing, but using `IBinder`. */
    String wishWithErasedProvider(IBinder provider);
}

birthday_service/src/client.rs:

/// Rust struct implementing the `IBirthdayInfoProvider` interface.
struct InfoProvider {
    name: String,
    age: u8,
}

impl binder::Interface for InfoProvider {}

impl IBirthdayInfoProvider for InfoProvider {
    fn name(&self) -> binder::Result<String> {
        Ok(self.name.clone())
    }

    fn years(&self) -> binder::Result<i32> {
        Ok(self.age as i32)
    }
}

fn main() {
    binder::ProcessState::start_thread_pool();
    let service = connect().expect("BirthdayService에 연결할 수 없습니다.");

    // Create a binder object for the `IBirthdayInfoProvider` interface.
    let provider = BnBirthdayInfoProvider::new_binder(
        InfoProvider { name: name.clone(), age: years as u8 },
        BinderFeatures::default(),
    );

    // Send the binder object to the service.
    service.wishWithProvider(&provider)?;

    // Perform the same operation but passing the provider as an `SpIBinder`.
    service.wishWithErasedProvider(&provider.as_binder())?;
}

변수

Binder for Rust supports sending parcelables directly:

birthday_service/aidl/com/example/birthdayservice/BirthdayInfo.aidl:

package com.example.birthdayservice;

parcelable BirthdayInfo {
    String name;
    int years;
}

birthday_service/aidl/com/example/birthdayservice/IBirthdayService.aidl:

import com.example.birthdayservice.BirthdayInfo;

interface IBirthdayService {
    /** The same thing, but with a parcelable. */
    String wishWithInfo(in BirthdayInfo info);
}

birthday_service/src/client.rs:

fn main() {
    binder::ProcessState::start_thread_pool();
    let service = connect().expect("BirthdayService에 연결할 수 없습니다.");

    service.wishWithInfo(&BirthdayInfo { name: name.clone(), years })?;
}

Sending Files

Files can be sent between Binder clients/servers using the ParcelFileDescriptor type:

birthday_service/aidl/com/example/birthdayservice/IBirthdayService.aidl:

interface IBirthdayService {
    /** The same thing, but loads info from a file. */
    String wishFromFile(in ParcelFileDescriptor infoFile);
}

birthday_service/src/client.rs:

fn main() {
    binder::ProcessState::start_thread_pool();
    let service = connect().expect("BirthdayService에 연결할 수 없습니다.");

    // Open a file and put the birthday info in it.
    let mut file = File::create("/data/local/tmp/birthday.info").unwrap();
    writeln!(file, "{name}")?;
    writeln!(file, "{years}")?;

    // Create a `ParcelFileDescriptor` from the file and send it.
    let file = ParcelFileDescriptor::new(file);
    service.wishFromFile(&file)?;
}

birthday_service/src/lib.rs:

impl IBirthdayService for BirthdayService {
    fn wishFromFile(
        &self,
        info_file: &ParcelFileDescriptor,
    ) -> binder::Result<String> {
        // Convert the file descriptor to a `File`. `ParcelFileDescriptor` wraps
        // an `OwnedFd`, which can be cloned and then used to create a `File`
        // object.
        let mut info_file = info_file
            .as_ref()
            .try_clone()
            .map(File::from)
            .expect("Invalid file handle");

        let mut contents = String::new();
        info_file.read_to_string(&mut contents).unwrap();

        let mut lines = contents.lines();
        let name = lines.next().unwrap();
        let years: i32 = lines.next().unwrap().parse().unwrap();

        Ok(format!("{name}님의 생일을 축하합니다. {years}주년을 축하합니다."))
    }
}

Testing in Android

Building on Testing, we will now look at how unit tests work in AOSP. Use the rust_test module for your unit tests:

testing/Android.bp:

rust_library {
    name: "libleftpad",
    crate_name: "leftpad",
    srcs: ["src/lib.rs"],
}

rust_test {
    name: "libleftpad_test",
    crate_name: "leftpad_test",
    srcs: ["src/lib.rs"],
    host_supported: true,
    test_suites: ["general-tests"],
}

testing/src/lib.rs:

#![allow(unused)]
fn main() {
//! Left-padding library.

/// Left-pad `s` to `width`.
pub fn leftpad(s: &str, width: usize) -> String {
    format!("{s:>width$}")
}

#[cfg(test)]
mod tests {
    use super::*;

    #[test]
    fn short_string() {
        assert_eq!(leftpad("foo", 5), "  foo");
    }

    #[test]
    fn long_string() {
        assert_eq!(leftpad("foobar", 6), "foobar");
    }
}
}

You can now run the test with

atest --host libleftpad_test

The output looks like this:

INFO: Elapsed time: 2.666s, Critical Path: 2.40s
INFO: 3 processes: 2 internal, 1 linux-sandbox.
INFO: Build completed successfully, 3 total actions
//comprehensive-rust-android/testing:libleftpad_test_host            PASSED in 2.3s
    PASSED  libleftpad_test.tests::long_string (0.0s)
    PASSED  libleftpad_test.tests::short_string (0.0s)
Test cases: finished with 2 passing and 0 failing out of 2 test cases

Notice how you only mention the root of the library crate. Tests are found recursively in nested modules.

GoogleTest

The GoogleTest crate allows for flexible test assertions using matchers:

use googletest::prelude::*;

#[googletest::test]
fn test_elements_are() {
    let value = vec!["foo", "bar", "baz"];
    expect_that!(value, elements_are!(eq("foo"), lt("xyz"), starts_with("b")));
}

마지막 요소를 '!'로 변경하면 테스트가 실패하고 오류를 정확히 가리키는 구조화된 오류 메시지가 표시됩니다.

---- test_elements_are stdout ----
Value of: value
Expected: has elements:
  0. is equal to "foo"
  1. is less than "xyz"
  2. starts with prefix "!"
Actual: ["foo", "bar", "baz"],
  where element #2 is "baz", which does not start with "!"
  at src/testing/googletest.rs:6:5
Error: See failure output above

#[test]
fn test_multiline_string_diff() {
    let haiku = "Memory safete found,\n\
                 Rust's strong typing guides the way,\n\
                 Secure code you'll write.";
    assert_that!(
        haiku,
        eq("Memory safety found,\n\
            Rust's silly humor guides the way,\n\
            Secure code you'll write.")
    );
}

    Value of: haiku
Expected: is equal to "Memory safety found,\nRust's silly humor guides the way,\nSecure code you'll write."
Actual: "Memory safety found,\nRust's strong typing guides the way,\nSecure code you'll write.",
  which isn't equal to "Memory safety found,\nRust's silly humor guides the way,\nSecure code you'll write."
Difference(-actual / +expected):
 Memory safety found,
-Rust's strong typing guides the way,
+Rust's silly humor guides the way,
 Secure code you'll write.
  at src/testing/googletest.rs:17:5

모의 처리

모의 처리의 경우 널리 사용되는 라이브러리인 Mockall이 있습니다. 트레잇을 사용하도록 코드를 리팩터링해야 합니다. 그런 다음 빠르게 모의 처리할 수 있습니다.

use std::time::Duration;

#[mockall::automock]
pub trait Pet {
    fn is_hungry(&self, since_last_meal: Duration) -> bool;
}

#[test]
fn test_robot_dog() {
    let mut mock_dog = MockPet::new();
    mock_dog.expect_is_hungry().return_const(true);
    assert_eq!(mock_dog.is_hungry(Duration::from_secs(10)), true);
}

#[test]
fn test_robot_cat() {
    let mut mock_cat = MockPet::new();
    mock_cat
        .expect_is_hungry()
        .with(mockall::predicate::gt(Duration::from_secs(3 * 3600)))
        .return_const(true);
    mock_cat.expect_is_hungry().return_const(false);
    assert_eq!(mock_cat.is_hungry(Duration::from_secs(1 * 3600)), false);
    assert_eq!(mock_cat.is_hungry(Duration::from_secs(5 * 3600)), true);
}

로깅

log 크레이트를 사용하면 안드로이드 디바이스 안에서 수행될 때에는 logcat으로, 호스트에서 수행될 때에는 stdout으로 로그가 자동으로 출력이 되도록 할 수 있습니다:

hello_rust_logs/Android.bp:

rust_binary {
    name: "hello_rust_logs",
    crate_name: "hello_rust_logs",
    srcs: ["src/main.rs"],
    rustlibs: [
        "liblog_rust",
        "liblogger",
    ],
    host_supported: true,
}

hello_rust_logs/src/main.rs:

//! Rust 로깅 데모입니다.

use log::{debug, error, info};

/// 인사말을 기록합니다.
fn main() {
    logger::init(
        logger::Config::default()
            .with_tag_on_device("rust")
            .with_min_level(log::Level::Trace),
    );
    debug!("프로그램을 시작하는 중입니다.");
    info!("잘 진행되고 있습니다.");
    error!("문제가 발생했습니다!");
}

빌드하고, 가상 디바이스에 넣고, 실행합니다:

m hello_rust_logs
adb push "$ANDROID_PRODUCT_OUT/system/bin/hello_rust_logs" /data/local/tmp
adb shell /data/local/tmp/hello_rust_logs

adb logcat커맨드로 로그를 확인합니다:

adb logcat -s rust

09-08 08:38:32.454  2420  2420 D rust: hello_rust_logs: Starting program.
09-08 08:38:32.454  2420  2420 I rust: hello_rust_logs: Things are going fine.
09-08 08:38:32.454  2420  2420 E rust: hello_rust_logs: Something went wrong!

상호운용성

러스트는 다음과 같이 다른 언어와의 상호운용성을 훌륭히 지원합니다:

• 타 언어에서 러스트 함수를 호출합니다.
• 타 언어의 함수를 러스트에서 호출합니다.

타 언어의 함수를 호출해서 사용하는 것을 FFI(foreign function interface)라고 합니다.

C와의 상호운용성

러스트는 C 호출규약을 따르는 오브젝트 파일과 링킹할 수 있습니다. 또한, 반대로 러스트 함수를 내보내서 C에서 호출 할 수 도 있습니다.

원한다면 아래와 같이 수동으로 코딩할 수 있습니다:

extern "C" {
    fn abs(x: i32) -> i32;
}

fn main() {
    let x = -42;
    let abs_x = unsafe { abs(x) };
    println!("{x}, {abs_x}");
}

우리는 이미 Safe FFI 래퍼 연습문제에서 이를 다루었습니다.

이러한 방법은 타겟 플랫폼의 모든 부분을 사전에 알고 있다는 전제를 깔고 있습니다. 상용 프로젝트에서는 권장하지 않습니다.

좀 더 나은 옵션을 살펴보겠습니다.

Bindgen 사용하기

bindgen는 C 헤더파일에서 러스트 바인딩을 자동으로 생성하는 도구입니다.

먼저 작은 C라이브러리를 만들어 보겠습니다:

interoperability/bindgen/libbirthday.h:

typedef struct card {
  const char* name;
  int years;
} card;

void print_card(const card* card);

interoperability/bindgen/libbirthday.c:

#include <stdio.h>
#include "libbirthday.h"

void print_card(const card* card) {
  printf("+--------------\n");
  printf("| %s님, 생일 축하합니다.\n", card->name);
  printf("| %i주년을 축하합니다!\n", card->years);
  printf("+--------------\n");
}

Android.bp 파일에 아래를 추가합니다:

interoperability/bindgen/Android.bp:

cc_library {
    name: "libbirthday",
    srcs: ["libbirthday.c"],
}

라이브러리에 대한 헤더 파일을 만듭니다(이 예시에서는 반드시 필요한 것은 아닙니다.):

interoperability/bindgen/libbirthday_wrapper.h:

#include "libbirthday.h"

이제 바인딩을 자동으로 생성할 수 있습니다:

interoperability/bindgen/Android.bp:

rust_bindgen {
    name: "libbirthday_bindgen",
    crate_name: "birthday_bindgen",
    wrapper_src: "libbirthday_wrapper.h",
    source_stem: "bindings",
    static_libs: ["libbirthday"],
}

마침내, 러스트 프로그램에서 바인딩을 사용할 수 있습니다:

interoperability/bindgen/Android.bp:

rust_binary {
    name: "print_birthday_card",
    srcs: ["main.rs"],
    rustlibs: ["libbirthday_bindgen"],
}

interoperability/bindgen/main.rs:

//! Bindgen 데모입니다.

use birthday_bindgen::{card, print_card};

fn main() {
    let name = std::ffi::CString::new("피터").unwrap();
    let card = card { name: name.as_ptr(), years: 42 };
    // SAFETY: `print_card` is safe to call with a valid `card` pointer.
    unsafe {
        print_card(&card as *const card);
    }
}

빌드하고, 가상 디바이스에 넣고, 실행합니다:

m print_birthday_card
adb push "$ANDROID_PRODUCT_OUT/system/bin/print_birthday_card" /data/local/tmp
adb shell /data/local/tmp/print_birthday_card

마지막으로, 바인딩이 잘 작동하는지 확인하기 위해, 자동 생성된 테스트를 실행해 보겠습니다:

interoperability/bindgen/Android.bp:

rust_test {
    name: "libbirthday_bindgen_test",
    srcs: [":libbirthday_bindgen"],
    crate_name: "libbirthday_bindgen_test",
    test_suites: ["general-tests"],
    auto_gen_config: true,
    clippy_lints: "none", // 생성된 파일, 린트 작업 건너뛰기
    lints: "none",
}

atest libbirthday_bindgen_test

C에서 러스트 호출

러스트에서 타입과 함수를 C로 내보내는 것은 간단합니다:

interoperability/rust/libanalyze/analyze.rs

//! Rust FFI 데모입니다.
#![deny(improper_ctypes_definitions)]

use std::os::raw::c_int;

/// 수치를 분석합니다.
#[no_mangle]
pub extern "C" fn analyze_numbers(x: c_int, y: c_int) {
    if x < y {
        println!("x({x})가 가장 작습니다.");
    } else {
        println!("y({y})는 x({x})보다 클 수 있습니다.");
    }
}

interoperability/rust/libanalyze/analyze.h

#ifndef ANALYSE_H
#define ANALYSE_H

extern "C" {
void analyze_numbers(int x, int y);
}

#endif

interoperability/rust/libanalyze/Android.bp

rust_ffi {
    name: "libanalyze_ffi",
    crate_name: "analyze_ffi",
    srcs: ["analyze.rs"],
    include_dirs: ["."],
}

이제 이 러스트 함수를 C바이너리에서 호출할 수 있습니다:

interoperability/rust/analyze/main.c

#include "analyze.h"

int main() {
  analyze_numbers(10, 20);
  analyze_numbers(123, 123);
  return 0;
}

interoperability/rust/analyze/Android.bp

cc_binary {
    name: "analyze_numbers",
    srcs: ["main.c"],
    static_libs: ["libanalyze_ffi"],
}

빌드하고, 가상 디바이스에 넣고, 실행합니다:

m analyze_numbers
adb push "$ANDROID_PRODUCT_OUT/system/bin/analyze_numbers" /data/local/tmp
adb shell /data/local/tmp/analyze_numbers

C++와의 상호운용성

CXX 크레이트는 러스트와 C++ 사이의 안전한 상호운용성을 가능하게 해줍니다.

전체적인 접근 방법은 다음과 같습니다:

테스트 모듈

CXX는 각 언어에서 다른 언어로 노출되는 함수 서명에 관한 설명을 사용합니다. #[cxx::bridge] 속성 매크로로 주석이 달린 Rust 모듈에서 extern 블록을 사용하여 이 설명을 제공합니다.

#[allow(unsafe_op_in_unsafe_fn)]
#[cxx::bridge(namespace = "org::blobstore")]
mod ffi {
    // 두 언어 모두에 표시되는 필드가 있는 공유 구조체입니다.
    struct BlobMetadata {
        size: usize,
        tags: Vec<String>,
    }

    // C++에 노출된 Rust 타입 및 메서드 시그니쳐입니다.
    extern "Rust" {
        type MultiBuf;

        fn next_chunk(buf: &mut MultiBuf) -> &[u8];
    }

    // Rust에 노출된 C++ 타입 및 함수 시그니쳐입니다.
    unsafe extern "C++" {
        include!("include/blobstore.h");

        type BlobstoreClient;

        fn new_blobstore_client() -> UniquePtr<BlobstoreClient>;
        fn put(self: Pin<&mut BlobstoreClient>, parts: &mut MultiBuf) -> u64;
        fn tag(self: Pin<&mut BlobstoreClient>, blobid: u64, tag: &str);
        fn metadata(&self, blobid: u64) -> BlobMetadata;
    }
}

Rust Bridge Declarations

#[cxx::bridge]
mod ffi {
    extern "Rust" {
        type MyType; // 불투명 타입입니다.
        fn foo(&self); // `MyType`의 메서드입니다.
        fn bar() -> Box<MyType>; // Free function
    }
}

struct MyType(i32);

impl MyType {
    fn foo(&self) {
        println!("{}", self.0);
    }
}

fn bar() -> Box<MyType> {
    Box::new(MyType(123))
}

생성된 C++

#[cxx::bridge]
mod ffi {
    // C++에 노출된 Rust 타입 및 메서드 시그니쳐입니다.
    extern "Rust" {
        type MultiBuf;

        fn next_chunk(buf: &mut MultiBuf) -> &[u8];
    }
}

그 결과는 대략 다음과 같은 C++입니다.

struct MultiBuf final : public ::rust::Opaque {
  ~MultiBuf() = delete;

private:
  friend ::rust::layout;
  struct layout {
    static ::std::size_t size() noexcept;
    static ::std::size_t align() noexcept;
  };
};

::rust::Slice<::std::uint8_t const> next_chunk(::org::blobstore::MultiBuf &buf) noexcept;

C++ 브리지 선언

#[cxx::bridge]
mod ffi {
    // Rust에 노출된 C++ 타입 및 함수 시그니쳐입니다.
    unsafe extern "C++" {
        include!("include/blobstore.h");

        type BlobstoreClient;

        fn new_blobstore_client() -> UniquePtr<BlobstoreClient>;
        fn put(self: Pin<&mut BlobstoreClient>, parts: &mut MultiBuf) -> u64;
        fn tag(self: Pin<&mut BlobstoreClient>, blobid: u64, tag: &str);
        fn metadata(&self, blobid: u64) -> BlobMetadata;
    }
}

결과는 대략 다음과 같은 Rust입니다.

#[repr(C)]
pub struct BlobstoreClient {
    _private: ::cxx::private::Opaque,
}

pub fn new_blobstore_client() -> ::cxx::UniquePtr<BlobstoreClient> {
    extern "C" {
        #[link_name = "org$blobstore$cxxbridge1$new_blobstore_client"]
        fn __new_blobstore_client() -> *mut BlobstoreClient;
    }
    unsafe { ::cxx::UniquePtr::from_raw(__new_blobstore_client()) }
}

impl BlobstoreClient {
    pub fn put(&self, parts: &mut MultiBuf) -> u64 {
        extern "C" {
            #[link_name = "org$blobstore$cxxbridge1$BlobstoreClient$put"]
            fn __put(
                _: &BlobstoreClient,
                parts: *mut ::cxx::core::ffi::c_void,
            ) -> u64;
        }
        unsafe {
            __put(self, parts as *mut MultiBuf as *mut ::cxx::core::ffi::c_void)
        }
    }
}

// ...

공유 타입

#[cxx::bridge]
mod ffi {
    #[derive(Clone, Debug, Hash)]
    struct PlayingCard {
        suit: Suit,
        value: u8,  // A=1, J=11, Q=12, K=13
    }

    enum Suit {
        Clubs,
        Diamonds,
        Hearts,
        Spades,
    }
}

공유 Enum

#[cxx::bridge]
mod ffi {
    enum Suit {
        Clubs,
        Diamonds,
        Hearts,
        Spades,
    }
}

생성된 러스트:

#![allow(unused)]
fn main() {
#[derive(Copy, Clone, PartialEq, Eq)]
#[repr(transparent)]
pub struct Suit {
    pub repr: u8,
}

#[allow(non_upper_case_globals)]
impl Suit {
    pub const Clubs: Self = Suit { repr: 0 };
    pub const Diamonds: Self = Suit { repr: 1 };
    pub const Hearts: Self = Suit { repr: 2 };
    pub const Spades: Self = Suit { repr: 3 };
}
}

Generated C++:

enum class Suit : uint8_t {
  Clubs = 0,
  Diamonds = 1,
  Hearts = 2,
  Spades = 3,
};

오류처리

#[cxx::bridge]
mod ffi {
    extern "Rust" {
        fn fallible(depth: usize) -> Result<String>;
    }
}

fn fallible(depth: usize) -> anyhow::Result<String> {
    if depth == 0 {
        return Err(anyhow::Error::msg("fallible1에 깊이 > 0 필요"));
    }

    Ok("완료!".into())
}

오류처리

#[cxx::bridge]
mod ffi {
    unsafe extern "C++" {
        include!("example/include/example.h");
        fn fallible(depth: usize) -> Result<String>;
    }
}

fn main() {
    if let Err(err) = ffi::fallible(99) {
        eprintln!("오류: {}", err);
        process::exit(1);
    }
}

추가 타입

Building in Android

cc_library_static을 만들어 CXX에서 생성된 헤더와 소스 파일을 비롯하여 C++ 라이브러리를 빌드합니다.

cc_library_static {
    name: "libcxx_test_cpp",
    srcs: ["cxx_test.cpp"],
    generated_headers: [
        "cxx-bridge-header",
        "libcxx_test_bridge_header"
    ],
    generated_sources: ["libcxx_test_bridge_code"],
}

Building in Android

두 개의 genrule을 만듭니다. 하나는 CXX 헤더를 생성하고 다른 하나는 CXX 소스 파일을 생성합니다. 그런 다음 cc_library_static에 대한 입력으로 사용됩니다.

// lib.rs의 Rust 내보내기 함수에 대한
// C++ 바인딩이 포함된 C++ 헤더를 생성합니다.
genrule {
    name: "libcxx_test_bridge_header",
    tools: ["cxxbridge"],
    cmd: "$(location cxxbridge) $(in) --header > $(out)",
    srcs: ["lib.rs"],
    out: ["lib.rs.h"],
}

// Rust가 호출하는 C++ 코드를 생성합니다.
genrule {
    name: "libcxx_test_bridge_code",
    tools: ["cxxbridge"],
    cmd: "$(location cxxbridge) $(in) > $(out)",
    srcs: ["lib.rs"],
    out: ["lib.rs.cc"],
}

Building in Android

libcxx 및 cc_library_static에 종속되는 rust_binary를 생성합니다.

rust_binary {
    name: "cxx_test",
    srcs: ["lib.rs"],
    rustlibs: ["libcxx"],
    static_libs: ["libcxx_test_cpp"],
}

Java와의 상호운용성

자바는 Java Native Interface(JNI)를 통해 공유 라이브러리를 로드할 수 있습니다. jni 크레이트를 사용하여 JNI 라이브러리를 만들 수 있습니다.

먼저, 자바로 내보낼 러스트 함수를 생성합니다:

interoperability/java/src/lib.rs:

#![allow(unused)]
fn main() {
//! Rust <-> Java FFI 데모입니다.

use jni::objects::{JClass, JString};
use jni::sys::jstring;
use jni::JNIEnv;

/// HelloWorld::hello method implementation.
#[no_mangle]
pub extern "system" fn Java_HelloWorld_hello(
    env: JNIEnv,
    _class: JClass,
    name: JString,
) -> jstring {
    let input: String = env.get_string(name).unwrap().into();
    let greeting = format!("Hello, {input}!");
    let output = env.new_string(greeting).unwrap();
    output.into_inner()
}
}

interoperability/java/Android.bp:

rust_ffi_shared {
    name: "libhello_jni",
    crate_name: "hello_jni",
    srcs: ["src/lib.rs"],
    rustlibs: ["libjni"],
}

We then call this function from Java:

interoperability/java/HelloWorld.java:

class HelloWorld {
    private static native String hello(String name);

    static {
        System.loadLibrary("hello_jni");
    }

    public static void main(String[] args) {
        String output = HelloWorld.hello("Alice");
        System.out.println(output);
    }
}

interoperability/java/Android.bp:

java_binary {
    name: "helloworld_jni",
    srcs: ["HelloWorld.java"],
    main_class: "HelloWorld",
    required: ["libhello_jni"],
}

마지막으로 바이너리를 빌드, 싱크, 실행합니다:

m helloworld_jni
adb sync  # requires adb root && adb remount
adb shell /system/bin/helloworld_jni

연습문제

This is a group exercise: We will look at one of the projects you work with and try to integrate some Rust into it. Some suggestions:

• 당신의 AIDL서비스를 러스트 클라이언트에서 호출해봅니다.

• 당신의 프로젝트의 함수를 러스트로 옮기고 호출해봅니다.

Welcome to Rust in Chromium

Rust는 Chromium의 서드 파티 라이브러리에 대해 지원되며, Rust와 기존 Chromium C++ 코드 간에 연결하는 퍼스트 파티 글루 코드를 포함합니다.

오늘은 Rust를 호출하여 문자열로 우스꽝스러운 작업을 해 보겠습니다. 사용자에게 UTF8 문자열을 표시하는 코드 부분이 있는 경우, 언급되는 정확한 부분 대신 코드베이스에서 이 레시피를 따르시면 됩니다.

설치

Chromium을 빌드하고 실행할 수 있는지 확인합니다. 코드가 비교적 최신이라면(커밋 위치 1223636 이후, 2023년 11월에 해당) 어떤 플랫폼이나 빌드 플래그 집합도 괜찮습니다.

gn gen out/Debug
autoninja -C out/Debug chrome
out/Debug/chrome # or on Mac, out/Debug/Chromium.app/Contents/MacOS/Chromium

개발 속도를 빠르게 하고 싶다면 디버그 빌드를 사용하는 것이 좋습니다. 이게 기본값입니다.

아직 빌드하지 않았다면 Chromium 빌드 방법을 참고하세요. 주의: Chromium 빌드 환경 셋업은 시간이 걸립니다.

또한 Visual Studio Code가 설치되어 있는 것이 좋습니다.

About the exercises

과정의 이 부분에는 서로 연계되는 일련의 연습문제가 있습니다. 마지막에 한꺼번에 하지 않고 과정 전반에 연습문제가 흩어져 있습니다. 특정 부분을 완료할 시간이 없더라도 걱정하지 마세요. 다음번에 따라잡을 수 있습니다.

Chromium 및 Cargo 생태계 비교

Rust 커뮤니티는 일반적으로 crates.io의 cargo 및 라이브러리를 사용합니다. Chromium은 세심하게 선별된 의존성들과 함께 gn, ninja을 이용하여 빌드됩니다.

Rust로 코드를 작성할 때 선택할 수 있는 옵션은 다음과 같습니다.

• //build/rust/*.gni의 템플릿(예: 나중에 다룰 rust_static_library)을 통해 gn 및 ninja를 사용합니다. 이는 Chromium의 감사 도구 모음 및 크레이트를 사용합니다.
• cargo를 사용하되 [Chromium의 감사 도구 모음 및 크레이트로 제한]합니다(https://chromium.googlesource.com/chromium/src/+/refs/heads/main/docs/rust.md#Using-cargo).
• cargo를 사용하여 도구 모음 또는 인터넷에서 다운로드한 크레이트를 신뢰합니다.

여기서부터는 gn과 ninja에 집중할 겁니다. 그 도구들을 써야만 Chromium 브라우저에 Rust 코드를빌드해서 넣을 수 있기 때문입니다. 이와 동시에, Cargo는 Rust 생태계에서 중요한 부분이므로 Cargo에도 익숙해야 합니다.

Mini exercise

소규모 그룹으로 나눈 다음:

• ’cargo’가 유리할 수 있는 시나리오를 브레인스토밍하고 이러한 시나리오의 위험 프로필을 평가합니다.
• gn 및 ninja, 오프라인 cargo 등을 사용할 때 신뢰해야 하는 도구, 라이브러리, 사용자 그룹을 논의합니다.

Chromium Rust 정책

Chromium에서는 아직 퍼스트 파티 Rust를 허용하지 않습니다. 단, Chromium의 Area Tech Leads에서 승인한 드문 경우는 예외입니다.

서드 파티 라이브러리에 관한 Chromium의 정책은 여기에 설명되어 있습니다. Rust는 성능이나 보안을 위해 최상의 옵션인 경우 등 다양한 상황에서 서드 파티 라이브러리에 허용됩니다.

C/C++ API를 직접 노출하는 Rust 라이브러리는 극소수이므로 이러한 거의 모든 라이브러리에는 소량의 퍼스트 파티 글루 코드가 필요합니다.

특정 서드 파티 크레이트의 퍼스트 파티 Rust 글루 코드는 일반적으로 third_party/rust/<crate>/<version>/wrapper에 보관해야 합니다.

따라서 오늘 과정에서는 다음과 같은 내용을 중점적으로 다룹니다.

• 서드 파티 Rust 라이브러리(‘crates’) 가져오기
• Chromium C++에서 이러한 크레이트를 사용할 수 있도록 글루 코드를 작성합니다.

시간이 지나면서 이 정책이 변경되면 교육 과정도 이에 맞게 변경됩니다.

빌드 규칙

Rust 코드는 일반적으로 cargo를 사용하여 빌드됩니다. Chromium은 효율성을 위해 gn 및 ninja로 빌드됩니다. 정적 규칙은 최대 동시 로드를 허용합니다. Rust도 예외는 아닙니다.

Chromium에 Rust 코드 추가

일부 기존 Chromium BUILD.gn 파일에서 rust_static_library를 선언합니다.

import("//build/rust/rust_static_library.gni")

rust_static_library("my_rust_lib") {
  crate_root = "lib.rs"
  sources = [ "lib.rs" ]
}

다른 Rust 타겟에도 deps를 추가할 수 있습니다. 나중에 서드 파티 코드에 의존하기 위해 이를 사용합니다.

unsafe Rust 코드 포함

rust_static_library에는 안전하지 않은 Rust 코드가 기본적으로 금지되어 있으므로 컴파일되지 않습니다. 안전하지 않은 Rust 코드가 필요하면 gn 타겟에 allow_unsafe = true를 추가하세요. (이 과정의 후반부에 이것이 필요한 상황을 살펴봅니다.)

import("//build/rust/rust_static_library.gni")

rust_static_library("my_rust_lib") {
  crate_root = "lib.rs"
  sources = [
    "lib.rs",
    "hippopotamus.rs"
  ]
  allow_unsafe = true
}

Chromium C++의 Rust 코드에 의존

위의 타겟을 일부 Chromium C++ 타겟의 deps에 추가하기만 하면 됩니다.

import("//build/rust/rust_static_library.gni")

rust_static_library("my_rust_lib") {
  crate_root = "lib.rs"
  sources = [ "lib.rs" ]
}

# or source_set, static_library etc.
component("preexisting_cpp") {
  deps = [ ":my_rust_lib" ]
}

Visual Studio Code

Rust 코드에서는 타입이 생략되므로 우수한 IDE가 C++보다 훨씬 더 유용해집니다. Visual Studio Code는 Chromium의 Rust에서 잘 작동합니다. 사용하려면 다음을 실행합니다.

• VSCode에 이전 형태의 Rust 지원이 아닌 rust-analyzer 확장 프로그램이 있는지 확인하세요.
• gn gen out/Debug --export-rust-project(또는 출력 디렉터리에 상응)
• ln -s out/Debug/rust-project.json rust-project.json

빌드 규칙

Chromium 빌드에서 다음을 포함하는 //ui/base/BUILD.gn에 새 Rust 타겟을 추가합니다.

#![allow(unused)]
fn main() {
#[no_mangle]
pub extern "C" fn hello_from_rust() {
    println!("Hello from Rust!")
}
}

중요: 여기서 no_mangle은 Rust 컴파일러에 의해 안전하지 않은 유형으로 간주되므로 gn 타겟에서 안전하지 않은 코드를 허용해야 합니다.

이 새로운 Rust 타겟을 //ui/base:base의 종속 항목으로 추가합니다. 이 함수를 ui/base/resource/resource_bundle.cc의 맨 위에서 선언합니다. 나중에 바인딩 생성 도구로 자동화하는 방법을 살펴봅니다.

extern "C" void hello_from_rust();

ui/base/resource/resource_bundle.cc의 어딘가에서 이 함수를 호출합니다. ResourceBundle::MaybeMangleLocalizedString의 상단이 좋습니다. Chromium을 빌드하고 실행하여 ’Hello from Rust!’가 여러 번 출력되는지 확인합니다.

VSCode를 사용하는 경우 이제 VSCode에서 잘 작동하도록 Rust를 설정합니다. 이후 연습에서 유용합니다. 성공하면 println!에서 ’정의로 이동’을 마우스 오른쪽 버튼으로 클릭할 수 있습니다.

도움을 받을 수 있는 곳

• rust_static_library gn 템플릿에서 사용 가능한 옵션
• #[no_mangle]에 관한 정보
• extern "C"에 관한 정보
• gn의 --export-rust-project 전환 정보
• VSCode에서 rust-analyzer를 설치하는 방법

테스트

Rust community typically authors unit tests in a module placed in the same source file as the code being tested. This was covered earlier in the course and looks like this:

#![allow(unused)]
fn main() {
#[cfg(test)]
mod tests {
    #[test]
    fn my_test() {
        todo!()
    }
}
}

In Chromium we place unit tests in a separate source file and we continue to follow this practice for Rust — this makes tests consistently discoverable and helps to avoid rebuilding .rs files a second time (in the test configuration).

This results in the following options for testing Rust code in Chromium:

• Native Rust tests (i.e. #[test]). Discouraged outside of //third_party/rust.
• gtest tests authored in C++ and exercising Rust via FFI calls. Sufficient when Rust code is just a thin FFI layer and the existing unit tests provide sufficient coverage for the feature.
• gtest tests authored in Rust and using the crate under test through its public API (using pub mod for_testing { ... } if needed). This is the subject of the next few slides.

rust_gtest_interop Library

The rust_gtest_interop library provides a way to:

• Use a Rust function as a gtest testcase (using the #[gtest(...)] attribute)
• Use expect_eq! and similar macros (similar to assert_eq! but not panicking and not terminating the test when the assertion fails).

Example:

use rust_gtest_interop::prelude::*;

#[gtest(MyRustTestSuite, MyAdditionTest)]
fn test_addition() {
    expect_eq!(2 + 2, 4);
}

GN Rules for Rust Tests

The simplest way to build Rust gtest tests is to add them to an existing test binary that already contains tests authored in C++. For example:

test("ui_base_unittests") {
  ...
  sources += [ "my_rust_lib_unittest.rs" ]
  deps += [ ":my_rust_lib" ]
}

Authoring Rust tests in a separate static_library also works, but requires manually declaring the dependency on the support libraries:

rust_static_library("my_rust_lib_unittests") {
  testonly = true
  is_gtest_unittests = true
  crate_root = "my_rust_lib_unittest.rs"
  sources = [ "my_rust_lib_unittest.rs" ]
  deps = [
    ":my_rust_lib",
    "//testing/rust_gtest_interop",
  ]
}

test("ui_base_unittests") {
  ...
  deps += [ ":my_rust_lib_unittests" ]
}

chromium::import! Macro

After adding :my_rust_lib to GN deps, we still need to learn how to import and use my_rust_lib from my_rust_lib_unittest.rs. We haven’t provided an explicit crate_name for my_rust_lib so its crate name is computed based on the full target path and name. Fortunately we can avoid working with such an unwieldy name by using the chromium::import! macro from the automatically-imported chromium crate:

chromium::import! {
    "//ui/base:my_rust_lib";
}

use my_rust_lib::my_function_under_test;

Under the covers the macro expands to something similar to:

extern crate ui_sbase_cmy_urust_ulib as my_rust_lib;

use my_rust_lib::my_function_under_test;

More information can be found in the doc comment of the chromium::import macro.

Testing exercise

새로운 연습문제를 풀어봅시다!

In your Chromium build:

• Add a testable function next to hello_from_rust. Some suggestions: adding two integers received as arguments, computing the nth Fibonacci number, summing integers in a slice, etc.
• Add a separate ..._unittest.rs file with a test for the new function.
• Add the new tests to BUILD.gn.
• Build the tests, run them, and verify that the new test works.

C와의 상호운용성

Rust 커뮤니티는 C++/Rust 상호 운용성을 위한 여러 옵션을 제공하며, 새로운 도구가 계속 개발되고 있습니다. 현재 Chromium은 CXX라는 도구를 사용합니다.

인터페이스 정의 언어(Rust와 매우 유사함)에서 전체 언어 경계를 설명하면 CXX 도구가 Rust 및 C++ 모두에서 함수와 유형에 관한 선언을 생성합니다.

See the CXX tutorial for a full example of using this.

예제

CXX에서는 전체 C++/Rust 경계가 .rs 소스 코드 내의 cxx::bridge ’modules’에 선언되어야 합니다.

#[cxx::bridge]
mod ffi {
    extern "Rust" {
        type MultiBuf;

        fn next_chunk(buf: &mut MultiBuf) -> &[u8];
    }

    unsafe extern "C++" {
        include!("example/include/blobstore.h");

        type BlobstoreClient;

        fn new_blobstore_client() -> UniquePtr<BlobstoreClient>;
        fn put(self: &BlobstoreClient, buf: &mut MultiBuf) -> Result<u64>;
    }
}

// Rust 유형 및 함수의 정의는 여기를 참고하세요.

CXX 제한사항

CXX를 사용할 때 단연 가장 유용한 페이지는 유형 참조입니다.

CXX는 기본적으로 다음과 같은 사례에 적합합니다.

• Rust-C++ 인터페이스는 매우 단순하여 모두 선언할 수 있습니다.
• 이미 CXX에서 기본적으로 지원하는 유형만 사용하고 있습니다(예: std::unique_ptr, std::string, &[u8] 등).

많은 제한이 있습니다. 예를 들어 Rust의 Option 유형은 지원되지 않습니다.

이러한 제한사항으로 인해 임의의 Rust-C++ 상호 운용성이 아닌 잘 격리된 ’리프 노드’의 경우에만 Chromium에서 Rust를 사용할 수 있습니다. Chromium에서 Rust 사용 사례를 고려할 때 좋은 출발점은 언어 경계의 CXX 바인딩 초안을 작성하여 충분히 단순하게 표시되는지 확인하는 것입니다.

오류처리

CXX’s support for Result<T,E> relies on C++ exceptions, so we can’t use that in Chromium. Alternatives:

• The T part of Result<T, E> can be:

  • Returned via out parameters (e.g. via &mut T). This requires that T can be passed across the FFI boundary - for example T has to be:
    • A primitive type (like u32 or usize)
    • A type natively supported by cxx (like UniquePtr<T>) that has a suitable default value to use in a failure case (unlike Box<T>).
  • Retained on the Rust side, and exposed via reference. This may be needed when T is a Rust type, which cannot be passed across the FFI boundary, and cannot be stored in UniquePtr<T>.

• The E part of Result<T, E> can be:

  • Returned as a boolean (e.g. true representing success, and false representing failure)
  • Preserving error details is in theory possible, but so far hasn’t been needed in practice.

CXX Error Handling: QR Example

QR 코드 생성기에서와 같이 간단한 부울로 성공을 나타낼 수 있는 경우: 성공을 나타내는 부울을 반환하고 out 매개변수를 사용하여 결과를 기록합니다.

#[cxx::bridge(namespace = "qr_code_generator")]
mod ffi {
    extern "Rust" {
        fn generate_qr_code_using_rust(
            data: &[u8],
            min_version: i16,
            out_pixels: Pin<&mut CxxVector<u8>>,
            out_qr_size: &mut usize,
        ) -> bool;
    }
}

CXX Error Handling: PNG Example

A prototype of a PNG decoder illustrates what can be done when the successful result cannot be passed across the FFI boundary:

#[cxx::bridge(namespace = "gfx::rust_bindings")]
mod ffi {
    extern "Rust" {
        /// This returns an FFI-friendly equivalent of `Result<PngReader<'a>,
        /// ()>`.
        fn new_png_reader<'a>(input: &'a [u8]) -> Box<ResultOfPngReader<'a>>;

        /// C++ bindings for the `crate::png::ResultOfPngReader` type.
        type ResultOfPngReader<'a>;
        fn is_err(self: &ResultOfPngReader) -> bool;
        fn unwrap_as_mut<'a, 'b>(
            self: &'b mut ResultOfPngReader<'a>,
        ) -> &'b mut PngReader<'a>;

        /// C++ bindings for the `crate::png::PngReader` type.
        type PngReader<'a>;
        fn height(self: &PngReader) -> u32;
        fn width(self: &PngReader) -> u32;
        fn read_rgba8(self: &mut PngReader, output: &mut [u8]) -> bool;
    }
}

Chromium에서 cxx 사용

Chromium에서는 Rust를 사용하려는 리프 노드마다 독립적인 #[cxx::bridge] mod를 정의합니다. 일반적으로 rust_static_library마다 하나씩 있습니다. 추가하기만 하면 됩니다.

cxx_bindings = [ "my_rust_file.rs" ]
   # 모든 소스 파일이 아닌 #[cxx::bridge]가 포함된 파일 목록
allow_unsafe = true

crate_root 및 sources와 함께 기존 rust_static_library 타겟에 추가합니다.

C++ 헤더는 적절한 위치에 생성됩니다. 따라서

#include 'ui/base/my_rust_file.rs.h'

//base에서 Chromium C++ 유형으로 변환하는 또는 Chromium C++ 유형에서 CXX Rust 유형으로 변환하는 유틸리티 함수를 확인할 수 있습니다. 예: SpanToRustSlice

Exercise: Interoperability with C++

1부

• 이전에 만든 Rust 파일에서, C++에서 호출할 hello_from_rust라는 단일 함수를 지정하는 #[cxx::bridge]를 추가합니다. 이 함수는 매개변수를 사용하지 않고 값을 반환하지 않습니다.
• 이전의 hello_from_rust 함수를 수정하여 extern "C" 및 #[no_mangle]을 삭제합니다. 이 함수는 이제 표준 Rust 함수입니다.
• gn 타겟을 수정하여 이러한 바인딩을 빌드합니다.
• C++ 코드에서 hello_from_rust의 정방향 선언을 삭제합니다. 대신 생성된 헤더 파일을 포함합니다.
• 빌드 및 실행

2부

CXX를 사용해 보는 것도 좋은 방법입니다. Chromium의 Rust가 실제로 얼마나 유연한지 생각해 보는 데 도움이 됩니다.

Some things to try:

• Rust에서 C++로 다시 호출 필요한 사항은 다음과 같습니다.
  • cxx::bridge에서 include!할 수 있는 추가 헤더 파일입니다. 새 헤더 파일에서 C++ 함수를 선언해야 합니다.
  • 이러한 함수를 호출하거나 여기에 설명된 대로 #[cxx::bridge]에서 unsafe 키워드를 지정하는 unsafe 블록입니다.
  • #include "third_party/rust/cxx/v1/crate/include/cxx.h"가 필요할 수도 있습니다.
• C++에서 Rust로 C++ 문자열을 전달합니다.
• C++ 객체 참조를 Rust로 전달합니다.
• 의도적으로 #[cxx::bridge]에서 일치하지 않는 Rust 함수 서명을 가져와서 표시되는 오류에 익숙해집니다.
• 의도적으로 #[cxx::bridge]에서 일치하지 않는 C++ 함수 서명을 가져와서 표시되는 오류에 익숙해집니다.
• Rust가 C++ 객체를 소유할 수 있도록 C++에서 일부 유형의 std::unique_ptr을 Rust로 전달합니다.
• Rust 객체를 만들어 C++로 전달하여 C++에서 소유하도록 합니다. 힌트: Box 필요
• C++ 유형에 일부 메서드를 선언합니다. Rust에서 이를 호출하세요.
• Rust 유형에 일부 메서드를 선언합니다. C++에서 이를 호출하세요.

3부

지금까지 CXX 상호 운용성의 강점과 한계를 이해했으니, 인터페이스가 충분히 간단한 Chromium의 Rust 사용 사례를 생각해 보세요. 해당 인터페이스를 정의하는 방법을 스케치합니다.

도움을 받을 수 있는 곳

• cxx 바인딩 참조
• rust_static_library gn 템플릿

서드 파티 크레이트 추가

Rust 라이브러리는 ’크레이트’라고 하며 crates.io에서 찾을 수 있습니다. Rust 크레이트가 서로 종속되는 것은 아주 쉽습니다. 따라서 서로 종속됩니다.

Chromium 엔지니어에게는 다음과 같은 장단점이 있습니다.

• 모든 크레이트는 공통 빌드 시스템을 사용하므로 Chromium에 자동으로 포함할 수 있습니다.
• 그러나 크레이트에는 일반적으로 전이 종속 항목이 있으므로 여러 라이브러리를 가져와야 할 수 있습니다.

다룰 내용은 다음과 같습니다.

• Chromium 소스 코드 트리에 크레이트를 추가하는 방법
• 이를 위해 gn 빌드 규칙을 만드는 방법
• 충분한 안전성을 위해 소스 코드를 감사하는 방법

크레이트를 추가하도록 Cargo.toml 파일 구성

Chromium에는 중앙에서 관리되는 직접 크레이트 종속 항목의 단일 세트가 있습니다. 이는 단일 Cargo.toml을 통해 관리됩니다.

[dependencies]
bitflags = "1"
cfg-if = "1"
cxx = "1"
# lots more...

다른 Cargo.toml과 마찬가지로 종속 항목에 관한 자세한 내용을 지정할 수 있습니다. 가장 흔하게는 크레이트에서 사용 설정하려는 features를 지정하는 것이 좋습니다.

Chromium에 크레이트를 추가할 때는 다음 단계에서 다룰 추가 파일 gnrt_config.toml에 몇 가지 정보를 추가로 제공해야 하는 경우가 많습니다.

Configuring gnrt_config.toml

Cargo.toml과 함께 gnrt_config.toml이 있습니다. 여기에는 크레이트 처리를 위한 Chromium 전용 확장 프로그램이 포함되어 있습니다.

새 크레이트를 추가하는 경우 적어도 group을 지정해야 합니다. 다음 중 하나입니다.

#   'safe': The library satisfies the rule-of-2 and can be used in any process.
#   'sandbox': The library does not satisfy the rule-of-2 and must be used in
#              a sandboxed process such as the renderer or a utility process.
#   'test': The library is only used in tests.

예를 들면 다음과 같습니다.

[crate.my-new-crate]
group = 'test' # only used in test code

크레이트 소스 코드 레이아웃에 따라 이 파일을 사용하여 LICENSE 파일을 찾을 수 있는 위치를 지정해야 할 수도 있습니다.

나중에 문제를 해결하기 위해 이 파일에서 구성해야 하는 몇 가지 사항을 살펴봅니다.

크레이트 다운로드

gnrt라는 도구는 크레이트를 다운로드하는 방법과 BUILD.gn 규칙을 생성하는 방법을 알고 있습니다.

시작하려면 다음과 같이 원하는 크레이트를 다운로드합니다.

cd chromium/src
vpython3 tools/crates/run_gnrt.py -- vendor

gnrt 도구는 Chromium 소스 코드의 일부이지만 이 명령어를 실행하면 crates.io에서 종속 항목을 다운로드하고 실행하게 됩니다. 이 보안 관련 결정에 관해서는 이전 섹션을 참고하세요.

이 vendor 명령어는 다음을 다운로드할 수 있습니다.

• Your crate
• 직접 및 임시 종속 항목
• Chromium에서 필요한 전체 크레이트 세트를 해결하기 위해 cargo에서 요구하는 다른 크레이트의 새 버전입니다.

Chromium은 //third_party/rust/chromium_crates_io/patches에 보관되는 일부 크레이트의 패치를 유지관리합니다. 이는 자동으로 다시 적용되지만 패치에 실패하면 직접 조치를 취해야 할 수도 있습니다.

Generating gn Build Rules

크레이트를 다운로드한 후에는 다음과 같이 BUILD.gn 파일을 생성합니다.

vpython3 tools/crates/run_gnrt.py -- gen

이제 git status를 실행합니다. 다음을 확인할 수 있습니다.

• third_party/rust/chromium_crates_io/vendor에 하나 이상의 새 크레이트 소스 코드가 있습니다.
• third_party/rust/<crate name>/v<major semver version>에 새 BUILD.gn이 하나 이상 있습니다.
• 적절한 README.chromium