Microsoft MVP성태의 닷넷 이야기
글쓴 사람
정성태 (techsharer at outlook.com)
홈페이지
첨부 파일
(연관된 글이 3개 있습니다.)

C# - 값 형식의 readonly 인스턴스에 대한 메서드 호출 시 defensive copy 발생

readonly 예약어가 기본형 타입에 적용되었을 때에는 명확하게 읽기 전용이 됩니다. 그런데, 클래스나 구조체 타입의 인스턴스에 대해서는 다소 의미가 달라집니다.

예를 들어, 다음의 사용 예를 보겠습니다.

using System;

class Program
{
    readonly StructPerson sarah = new StructPerson() { Name = "Kerrigan", Age = 27 };
    readonly ClassPerson james = new ClassPerson() { Name = "Raynor", Age = 30 };

    static void Main(string[] args)
    {
        Program pg = new Program();
        pg.Test();
    }

    private void Test()
    {
        // sarah.Age = 32; // 컴파일 오류: CS1648 Members of readonly field 'Program.sarah' cannot be modified (except in a constructor or a variable initializer)
        james.Age = 32; // 참조 형식의 경우 readonly 인스턴스의 멤버는 대입 가능

        Console.WriteLine("sarah age: " + sarah.Age);
        Console.WriteLine("james age: " + james.Age); // 출력 결과: james age: 32
    }
}

struct StructPerson
{
    public int Age;
    public string Name;
}

class ClassPerson
{
    public int Age;
    public string Name;
}

보는 바와 같이, readonly는 값 형식에 대해서는 필드의 변경에 대해 컴파일 시 체크를 하지만 참조 형식의 경우에는 허용합니다. (참조 형식의 특성상 readonly에 대한 이러한 동작은 당연하다고도 할 수 있습니다.)

문제는 값 형식의 readonly 인스턴스입니다. 위의 경우 필드에 대해서는 컴파일러가 막을 수 있었지만 다음과 같은 메시지 호출에 대해서는 - 그리고 그 메서드의 내부에서 필드 값을 바꾸는 코드까지 막지는 않습니다.

private void Test()
{
    sarah.IncAge();
    james.IncAge();
    
    Console.WriteLine("sarah age: " + sarah.Age); // 출력 결과: sarah age: 27
    Console.WriteLine("james age: " + james.Age); // 출력 결과: james age: 31
}

struct StructPerson
{
    public int Age;
    public string Name;

    public void IncAge()
    {
        Age++;
    }
}

class ClassPerson
{
    public int Age;
    public string Name;

    public void IncAge()
    {
        Age++;
    }
}

즉, 필드를 변경할 수 없게 만들었던 것과는 달리 위의 소스 코드는 값 형식의 readonly 필드에 대해서도 IncAge 메서드 호출이 잘 됩니다. 그런데 출력 결과를 보면 재미있습니다. 위에서 보다시피 "sarah age: 27: 상태에서 IncAge 메서드를 호출했는데도 불구하고 여전히 27로 출력이 되고 있습니다. 어떻게 이럴 수 있는 걸까요?

그 이면에는 C# 컴파일러의 숨은 노력이 들어 있습니다. 실제로 C# 컴파일러는 readonly 인스턴스가 값 형식일 때 그것의 메서드나 공용 속성을 접근하는 코드에 대해 사전에 임시 변수를 만들어 대신 호출하도록 바꿉니다. 아래는 값 형식인 sarah와 참조 형식인 james의 IncAge 호출 코드를 IL 언어로 나타낸 것입니다.

IL_0001: ldarg.0      // this
IL_0002: ldfld        valuetype readonly_value_ref.StructPerson readonly_value_ref.Program::sarah
IL_0007: stloc.0      // V_0
IL_0008: ldloca.s     V_0
IL_000a: call         instance void readonly_value_ref.StructPerson::IncAge()
IL_000f: nop          

IL_0010: ldarg.0      // this
IL_0011: ldfld        class readonly_value_ref.ClassPerson readonly_value_ref.Program::james
IL_0016: callvirt     instance void readonly_value_ref.ClassPerson::IncAge()
IL_001b: nop          

이것을 평범한 C# 코드로 다시 나타내면 이렇습니다.

StructPerson temp = sarah;
temp.IncAge();

james.IncAge();

sarah가 값 형식의 인스턴스이기 때문에 temp에 대입하게 되면 전체 값 복사가 수행됩니다. 그리고 그렇게 복사된 인스턴스에 대해 IncAge를 호출하는 것이기 때문에 원래의 sarah 인스턴스는 상태가 바뀌지 않고 - 마치 readonly처럼 동작하는 결과를 낳습니다.

이렇게 상태 변경을 방지하기 위해 수행되는 복사를 일컬어 "defensive copy"라고 합니다.




개인적으로 defensive copy에 대해서는... 찬성/반대를 할 수가 없습니다. 값 형식의 readonly를 지킨다는 점에서 일관성을 지니고 있지만, 때로는 그것이 소스 코드에 나타나지 않고 컴파일러에 의해 숨겨진 유형으로 실행되기 때문에 버그가 발생할 여지가 있습니다. 일례로 다음의 글에 나온,

The 'in'-modifier and the readonly structs in C#
; https://blogs.msdn.microsoft.com/seteplia/2018/03/07/the-in-modifier-and-the-readonly-structs-in-c/

예제 코드를 보겠습니다.

internal class ReadOnlyEnumerator
{
    private readonly List<int>.Enumerator _enumerator;
 
    public ReadOnlyEnumerator(List<int> list)
    {
        _enumerator = list.GetEnumerator();
    }
 
    public void PrintTheFirstElement()
    {
        _enumerator.MoveNext();
        Console.WriteLine(_enumerator.Current); // 출력 결과: 0
    }
}

var roe = new ReadOnlyEnumerator(new List<int>{1,2});
roe.PrintTheFirstElement();

충분히 위와 같이 코드를 만들 수 있습니다. 그런데, 왜? 출력 결과로 0이 나오는지 한참을 고민하게 만들 수도 있습니다. 위의 경우 List<int>.Enumerator 타입이 struct입니다. 따라서 그것의 readonly 필드를 정의했기 때문에 PrintTheFirstElement 내의 코드는 MoveNext 메서드와 Current 공용 속성의 접근에 대해 개별적으로 모두 "defensive copy"가 발생합니다. 그래서 IL 코드로는 다음과 같은 코드로 변환되는 것입니다.

public void PrintTheFirstElement_Decompiled()
{
    // 첫 번째 Defensive copy 발생
    var localEnumerator = _enumerator;
    localEnumerator.MoveNext();
 
    // 두 번째 Defensive copy 발생
    localEnumerator = _enumerator;
    Console.WriteLine(localEnumerator.Current);
}

위와 같은 코드 사용을 방지하려면, 애당초 List<int>.Enumerator 타입이 struct라는 정보를 알고 있어야 합니다. 그것만 알았어도 굳이 readonly 필드로 변경할 필요가 없었을 것이고, 만약 readonly로 바꾸고 싶었다면 반드시 "defensive copy"에 대한 사전 정보를 알고 있어야만 저런 식으로 결과가 나왔을 때 문제의 원인을 파악할 수 있게 됩니다.

과연 어느 것이 옳은 것일까요? 일관성이 중요할까요? 일관성을 해치면서 동작하는 코드가 중요할까요? ^^

(첨부 파일은 이에 대한 예제 코드를 포함합니다.)




[이 글에 대해서 여러분들과 의견을 공유하고 싶습니다. 틀리거나 미흡한 부분 또는 의문 사항이 있으시면 언제든 댓글 남겨주십시오.]

[연관 글]






[최초 등록일: ]
[최종 수정일: 5/15/2018]

Creative Commons License
이 저작물은 크리에이티브 커먼즈 코리아 저작자표시-비영리-변경금지 2.0 대한민국 라이센스에 따라 이용하실 수 있습니다.
by SeongTae Jeong, mailto:techsharer at outlook.com

비밀번호

댓글 작성자
 



2018-05-23 12시59분
한글 도움말에 보면, "defensive copy"를 "방어 복사본"으로 번역했군요. ^^

값 형식과 참조 의미 체계
; https://learn.microsoft.com/ko-kr/dotnet/csharp/reference-semantics-with-value-types
정성태

1  2  3  4  5  6  7  8  9  10  [11]  12  13  14  15  ...
NoWriterDateCnt.TitleFile(s)
13347정성태5/10/20233934.NET Framework: 2118. C# - Semantic Kernel의 Prompt chaining 예제파일 다운로드1
13346정성태5/10/20233780오류 유형: 858. RDP 원격 환경과 로컬 PC 간의 Ctrl+C, Ctrl+V 복사가 안 되는 문제
13345정성태5/9/20235073.NET Framework: 2117. C# - (OpenAI 기반의) Microsoft Semantic Kernel을 이용한 자연어 처리 [1]파일 다운로드1
13344정성태5/9/20236328.NET Framework: 2116. C# - OpenAI API 사용 - 지원 모델 목록 [1]파일 다운로드1
13343정성태5/9/20234200디버깅 기술: 192. Windbg - Hyper-V VM으로 이더넷 원격 디버깅 연결하는 방법
13342정성태5/8/20234124.NET Framework: 2115. System.Text.Json의 역직렬화 시 필드/속성 주의
13341정성태5/8/20233912닷넷: 2114. C# 12 - 모든 형식의 별칭(Using aliases for any type)
13340정성태5/8/20233931오류 유형: 857. Microsoft.Data.SqlClient.SqlException - 0x80131904
13339정성태5/6/20234620닷넷: 2113. C# 12 - 기본 생성자(Primary Constructors)
13338정성태5/6/20234109닷넷: 2112. C# 12 - 기본 람다 매개 변수파일 다운로드1
13337정성태5/5/20234629Linux: 59. dockerfile - docker exec로 container에 접속 시 자동으로 실행되는 코드 적용
13336정성태5/4/20234391.NET Framework: 2111. C# - 바이너리 출력 디렉터리와 연관된 csproj 설정
13335정성태4/30/20234516.NET Framework: 2110. C# - FFmpeg.AutoGen 라이브러리를 이용한 기본 프로젝트 구성 - Windows Forms파일 다운로드1
13334정성태4/29/20234167Windows: 250. Win32 C/C++ - Modal 메시지 루프 내에서 SetWindowsHookEx를 이용한 Thread 메시지 처리 방법
13333정성태4/28/20233626Windows: 249. Win32 C/C++ - 대화창 템플릿을 런타임에 코딩해서 사용파일 다운로드1
13332정성태4/27/20233721Windows: 248. Win32 C/C++ - 대화창을 위한 메시지 루프 사용자 정의파일 다운로드1
13331정성태4/27/20233744오류 유형: 856. dockerfile - 구 버전의 .NET Core 이미지 사용 시 apt update 오류
13330정성태4/26/20233414Windows: 247. Win32 C/C++ - CS_GLOBALCLASS 설명
13329정성태4/24/20233622Windows: 246. Win32 C/C++ - 직접 띄운 대화창 템플릿을 위한 Modal 메시지 루프 생성파일 다운로드1
13328정성태4/19/20233260VS.NET IDE: 184. Visual Studio - Fine Code Coverage에서 동작하지 않는 Fake/Shim 테스트
13327정성태4/19/20233686VS.NET IDE: 183. C# - .NET Core/5+ 환경에서 Fakes를 이용한 단위 테스트 방법
13326정성태4/18/20235058.NET Framework: 2109. C# - 닷넷 응용 프로그램에서 SQLite 사용 (System.Data.SQLite) [1]파일 다운로드1
13325정성태4/18/20234406스크립트: 48. 파이썬 - PostgreSQL의 with 문을 사용한 경우 연결 개체 누수
13324정성태4/17/20234238.NET Framework: 2108. C# - Octave의 "save -binary ..."로 생성한 바이너리 파일 분석파일 다운로드1
13323정성태4/16/20234140개발 환경 구성: 677. Octave에서 Excel read/write를 위한 io 패키지 설치
13322정성태4/15/20234941VS.NET IDE: 182. Visual Studio - 32비트로만 빌드된 ActiveX와 작업해야 한다면?
1  2  3  4  5  6  7  8  9  10  [11]  12  13  14  15  ...