역방향으로 메모리 안전을 검증하는 Valen 언어의 차별화된 차용 검사

핵심 요약

• Valen 언어는 함수를 역방향으로 순회하며 메모리 안전을 검증하는 독특한 차용 검사기(borrow checker)를 구현했다.
• Valen 컴파일러는 정적 타입 지정, 정적 그룹화, 그리고 역방향 검사 총 4개 단계로 함수를 컴파일한다.
• 단계 3의 정적 그룹화는 참조가 어떤 데이터 구조의 어디를 가리키는지 파악하며, 이 정보가 변수의 타입에 포함된다.
• 단계 4의 역방향 검사는 함수의 마지막 문장부터 시작해 거슬러 올라가며 USE(사용), DECLARE(선언), MUTATE(변경) 이벤트를 추적한다.
• pending 리스트는 아직 선언되지 않은 상태에서 사용되는 변수들을 기록하며, 변경 시점에서 pending의 변수가 무효화되면 use-after-free 오류를 발생시킨다.
• 역방향 순회는 마지막 사용 시점을 파악하기 쉽고, 루프를 처리할 때도 전방향 순회보다 앞서 이어야 할 값들을 자동으로 감지할 수 있다는 장점이 있다.
• 루프 처리를 위해 알고리즘은 루프 내 모든 변경 사항(mutations_after_this)과 부활된 변수들(revived_after_this)을 별도로 추적하고, 루프 직전에 pending 리스트의 변수가 루프의 변경으로 무효화되지만 복구되는지 검증한다.
• 현재 Valen의 차용 검사기는 약 3,600줄 규모이며 break, continue, 클로저 등 많은 기능이 아직 구현 대기 중이다.
• 향후 단계 3를 완전한 솔버로 업그레이드하여 Rust처럼 함수 내 어디서나의 정보를 이용해 참조의 생명주기를 추론할 계획이다.
• 제어 흐름 그래프 기반으로 리팩토링하면 제어 흐름 변경(break, continue)을 더 쉽게 처리할 수 있을 것으로 예상한다.