Sözcük dağarcığı olmayan ömürler (NLL), kiralanmış verinin MIR seviyesindeki canlılığını hesaplayan bir kontrol akış grafiği (CFG) tabanlı veri akışı analizi kullanır. Kiralama sürelerini sözcük dağarcığı kapsamlarına dayandırmak yerine, derleyici, düğümlerin program noktalarını temsil ettiği bir CFG oluşturur. Bir borç, yaratıldığından son kullanımına kadar olan yollar boyunca aktiftir; bu durum, geriye dönük veri akışı analizi ile belirlenir. Bu, derleyicinin, bir kiralık borcun en son kullanımından sonra başlayan bir değişken kiraya izin vermesini sağlar, aynı blok içinde bile. Analiz, herhangi bir yolun serbest bırakmaya neden olabileceği programları reddeder, böylece güvenliği sağlarken daha önceden reddedilen geçerli programlara izin verir.
Sorun: Yüksek verimli bir telemetri sisteminde, bir işlev, bir paket tamponunu tarayarak kontrol sumlarını doğruladı (değişmez borç), ardından hemen bozulmuş paketleri yamanladı (değişken borç). 2018 öncesi Rust, sözcük dağarcığı ömürlerini zorunlu kıldı ve bu, dayanmaz borcunun işlevin sonuna kadar sürmesine neden oldu, bu da değişken yamanın engellenmesine yol açtı.
Çözüm 1: Açık klonlama. Doğrulamadan önce orijinal borcu serbest bırakmak için tüm tamponu kopyala, ardından kopyayı değiştir. Bu yaklaşım basit ve eski Rust sürümleriyle uyumludur. Ancak, çift bellek tüketimi ve tahsis gecikmesi getiriyor ki bu, gecikme bütçesinin mikro saniyelerle ölçüldüğü gigabit trafiği işleyen bir sistem için kabul edilemez.
Çözüm 2: Sözcük dağarcığı yeniden yapılandırması. Doğrulama döngüsünü bir iç bloğun içine yerleştirerek sabit borçların değişken yama bölümünden önce bitmesini sağlayın. Bu, çalışma zamanı yükünü önler ve dil güncellemeleri olmadan çalışır. Ancak, bu, mantıksal "önce doğrula, sonra yamala" akışını iç içe geçmiş kapsamda parçalamakta ve her iki aşamayı kapsayan hata yönetimini karmaşıklaştırmaktadır.
Çözüm 3: NLL'yi benimse. Veri akışı analizinden yararlanmak için Rust 2018'e geçin, böylece borçlar, kapanış süresinden ziyade son kullanım noktasında sona erebilir. Bu, kodun iç içe geçme veya klonlama olmadan lineer bir sıra halinde okunmasını sağlayan sıfır maliyetli bir soyutlama sağlar. Derleyici, analiz sabit borcun, değişken borç başlamadan önce öldüğünü kanıtladığı için programı kabul eder; ancak bu bir derleyici güncellemesi ve ekip eğitimi gerektirir.
Seçilen çözüm ve sonuç: Çözüm 3, üretim ortamının Rust 1.31+ sürümünü desteklediğini doğruladıktan sonra seçildi. Kod, yapay iç içe geçmeyi ortadan kaldıracak şekilde yeniden düzenlendi ve bu da sabit borcun doğrulamadan hemen sonra sona ermesine olanak tanıdı ve değişken yamayı bir sonraki satırda gerçekleştirdi. Bu, siklomatik karmaşıklığı 12'den 4'e düşürdü ve her bir yığın için 2MB'lık bir heap tahsisini ortadan kaldırdı, katı gecikme gereksinimlerini karşıladı.
NLL, karmaşık ifadelerdeki geçici değerlerin düşme sırası ile nasıl etkileşir ve bu neden geçici ömür kurallarında değişiklikler yapılmasını gerektirdi?
Birçok aday, NLL'nin sadece isimli let bağlamalarını etkilediğini varsayıyor. Ancak, NLL, geçici değerler için kesin düşme açıklaması tanıttı, MIR seviyesinde. if let Some(x) = &mutex.lock().unwrap().data { ... } gibi ifadelerde, geçici MutexGuardın x kullanıldıktan sonra hayatta kalması ama daha fazla olmaması gerekir. NLL öncesinde, ifade sonuna kadar yaşıyordu ki bu potansiyel olarak kilitlenmelere neden olabiliyordu. NLL, karmaşık kontrol akışı boyunca geçici değerlerin son kullanımından hemen sonra yok edilmelerini sağlamak için düşme bayrakları eklemek üzere veri akışı analizi kullanır.
NLL, değişken bir borç oluşturulduğunda neden programları reddetmeye devam eder, hatta sabit borç bir daha kullanılmasa bile, sabit borç bir döngü taşıyıcı bağımlılığın parçası olduğunda?
NLL, kontrol akış grafiğinde kullanım olabilir analizi yapar, bu akış duyarlı ama yol duyarlı değildir. Eğer bir sabit borç bir döngü içinde oluşturulmuş ve bir yinelemede kullanılmışsa, sonraki yineleme bir değişken borç oluşturamaz çünkü CFG geri kenarı, eski borcun erişilme olasılığını muhafazakar bir şekilde varsayar. Adaylar, NLL'nin belirli dal koşullarını değerlendirirken bekler (yol duyarlılığı). Ancak, NLL, çelişen bir borcu izin vermeden önce her yol boyunca bir borcun kesinlikle ölü olmasını talep ederek tüm olası yürütme yolları için güvenliği garanti eder. Bu, basit bir sözcük dağarcığı analizinde görünmeyen döngü taşıyıcı bağımlılıklarda ince serbest bırakma hatalarını önler.
NLL çerçevesinde iki aşamalı borçların özel rolü nedir ve "metot alıcısı ile argümanlar" çatışmasını nasıl çözer?
NLL, vec.push(vec.len()) gibi yöntem çağrısı otomatik referans desenlerini yönetmek için özel olarak iki aşamalı borçlar tanıttı. Değerlendirme sırasında, derleyici, argümanları değerlendirirken (örneğin, vec.len()) değiştirilmiş borcu "rezerv" durumunda saklar. Argüman değerlendirmesinden sonra, borç "aktif hale gelir" ve tam değiştirilebilirliğe geçer. Adaylar genellikle bunu genel NLL ömrünü kısaltma veya yeniden borç verme ile karıştırır. Ayrım önemlidir: iki aşamalı borçlar, argüman değerlendirmesi sırasında özel kullanımı geçici olarak askıya alır; bu, rezervasyon ve etkinleştirme noktalarını ayrı olarak takip eden CFG analizi sayesinde mümkündür ve bu, aliasing kurallarını çiğnemeden yöntem zincirleme ergonomisini korur.