`'static` 라이프타임(’static lifetime)

이전 연습 문제에서 벡터의 슬라이스를 빌려 스레드로 넘기려 했을 때, 아마 다음과 같은 컴파일 오류를 마주쳤을 겁니다.

error[E0597]: `v` does not live long enough
   |
11 | pub fn sum(v: Vec<i32>) -> i32 {
   |            - binding `v` declared here
...
15 |     let right = &v[split_point..];
   |                  ^ borrowed value does not live long enough
16 |     let left_handle = spawn(move || left.iter().sum::<i32>());
   |                             -------------------------------- 
                     argument requires that `v` is borrowed for `'static`
19 | }
   |  - `v` dropped here while still borrowed

여기서 argument requires that v is borrowed for 'static이라는 문구는 정확히 무엇을 의미할까요?

'static 라이프타임은 Rust의 아주 특별한 라이프타임입니다. 어떤 값이 프로그램이 실행되는 전체 기간 동안 유효함을 보장한다는 뜻입니다.

분리된 스레드(Detached threads)

thread::spawn으로 생성된 스레드는 부모 스레드보다 더 오래 살아남을 수 있습니다. 이런 스레드를 부모로부터 독립했다는 의미에서 **분리된 스레드(Detached threads)**라고 부르기도 합니다.

예를 들어볼까요?

use std::thread;

fn f() {
    thread::spawn(|| {
        thread::spawn(|| {
            loop {
                thread::sleep(std::time::Duration::from_secs(1));
                println!("Hello from the detached thread!");
            }
        });
    });
}

이 예제에서 첫 번째로 생성된 스레드는 자식 스레드를 하나 더 만들고 곧바로 종료됩니다. 하지만 그 자식 스레드는 부모(첫 번째 스레드)가 죽어도 상관없이 프로세스가 끝날 때까지 계속해서 메시지를 출력합니다. Rust에서는 이를 자식 스레드가 부모 스레드보다 **오래 살았다(Outlived)**고 표현합니다.

왜 `'static`이 필요한가요?

스레드는 언제든 부모보다 오래 살 수 있기 때문에, 프로그램 도중에 메모리에서 사라질 가능성이 있는 데이터를 빌려 써서는 안 됩니다. 만약 이미 해제된 메모리를 참조하게 된다면 해제 후 사용(Use-after-free) 버그가 발생할 수 있기 때문이죠.

이것이 바로 std::thread::spawn이 인자로 받는 클로저에 'static 라이프타임을 요구하는 이유입니다.

pub fn spawn<F, T>(f: F) -> JoinHandle<T> 
where
    F: FnOnce() -> T + Send + 'static,
    T: Send + 'static
{
    // [..]
}

`'static`은 참조에만 해당되는 것이 아닙니다

흔히 오해하기 쉽지만, Rust에서 라이프타임은 참조뿐만 아니라 모든 값이 가집니다.

특히 Vec이나 String처럼 데이터를 직접 **소유하는 타입(Owned types)**은 기본적으로 'static 제약 조건을 만족합니다. 데이터를 소유하고 있다면, 그 데이터를 만든 함수가 끝난 뒤에도 여러분이 원하는 만큼 데이터를 유지하고 사용할 수 있기 때문입니다.

따라서 'static 요구사항을 충족하려면 다음 두 가지 중 하나를 선택해야 합니다:

데이터를 직접 **소유한 값(Owned value)**을 넘긴다.
프로그램 종료 시까지 유효한 'static 참조를 넘긴다.

우리가 이전 연습 문제에서 문제를 해결한 방식이 바로 1번입니다. 슬라이스를 빌리는 대신 새로운 벡터를 할당해 데이터를 소유하게 만든 뒤, 이를 move 키워드로 스레드에 넘겨준 것이죠.

`'static` 참조

이제 2번 경우인 프로그램 전체 기간 동안 유효한 참조에 대해 알아봅시다.

정적 데이터(Static data)

가장 대표적인 예는 문자열 리터럴과 같은 **정적 데이터(Static data)**에 대한 참조입니다.

let s: &'static str = "Hello world!";

문자열 리터럴은 컴파일 시점에 이미 값이 정해져 있으며, 실행 파일 내부의 **읽기 전용 데이터 세그먼트(Read-only data segment)**라는 영역에 저장됩니다. 프로그램이 실행되는 동안 이 영역은 항상 존재하므로, 이를 가리키는 모든 참조는 안전하게 'static 규칙을 따르게 됩니다.

더 읽어보기 (영문)

데이터 세그먼트(Data segment)

Exercise

The exercise for this section is located in 07_threads/02_static

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