PhantomData와 제로 사이즈 타입 사용법

카테고리

프로그래밍/소프트웨어 개발

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대상자

Rust 개발자, 중급 이상의 타입 시스템 이해가 필요한 사람

난이도: 중급 (일반적인 Rust 개념 및 제네릭 사용 지식 필요)

핵심 요약

• PhantomData: 타입 간 관계를 컴파일 타임에 강제하는 마커 타입으로, 런타임 비용 없이 타입 안전성 확보
• 제로 사이즈 타입 (ZST): () 또는 PhantomData와 같은 런타임 메모리 크기가 0인 타입으로, 의미적 정보를 추가 가능
• 타입 안전성 강화: Id와 같은 구조체에 PhantomData를 활용해 Fiction과 NonFiction과 같은 도메인 간 ID 혼용 방지

섹션별 세부 요약

1. Rust 타입 시스템의 특징

• 컴파일 타임에 불변성과 관계를 명시적으로 인코딩 가능
• 런타임 없이 타입 간 관계를 강제해야 하는 상황에서 PhantomData 활용

2. 제로 사이즈 타입 (ZST)

• EmptyStruct와 같은 타입은 런타임 메모리 크기 0이지만 컴파일 타임에 존재
• 예시: std::mem::size_of::() 결과는 0

3. `PhantomData`의 활용 예시

• Id 구조체에 PhantomData를 포함해 도메인별 ID 분리

```rust

struct Id {

value: u64,

_marker: PhantomData,

}

```

• Fiction과 NonFiction 마커 타입으로 ID 혼용 방지

4. `PhantomData`와 라이프타임

• PhantomData<&'a ()>를 통해 라이프타임을 컴파일 타임에 명시

```rust

struct Borrowed<'a> {

_marker: PhantomData<&'a ()>,

}

```

5. 주의사항 및 실수 예방

• PhantomData를 무분별하게 사용하면 의미적 오류 발생 가능
• 타입 마커 누락 시 컴파일러 최적화로 의도치 않은 동작 발생

결론

• PhantomData는 타입 관계를 강제하고 런타임 비용 없이 타입 안전성을 확보하는 데 필수적
• Id와 같은 구조체에서 도메인별 ID 분리에 적합
• PhantomData 사용 시 타입/라이프타임과 실제 코드 의미가 일치하는지 철저히 검증해야 함