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<div style='display: inline'> <h1 style='font-family: Malgun Gothic, Consolas; font-size: 20pt; color: #006699; text-align: center; font-weight: bold'>C# 7.3 - 사용자 정의 타입에 fixed 적용 가능(Custom fixed)</h1> <p> <pre style='margin: 10px 0px 10px 10px; padding: 10px 0px 10px 10px; background-color: #fbedbb; overflow: auto; font-family: Consolas, Verdana;' > C# 7.3 (1) - 개선된 문법 4개(Support == and != for tuples, Ref Reassignment, Constraints, Stackalloc initializers) ; <a target='tab' href='http://www.sysnet.pe.kr/2/0/11552'>http://www.sysnet.pe.kr/2/0/11552</a> C# 7.3 (2) - 개선된 메서드 선택 규칙 3가지(Improved overload candidates) ; <a target='tab' href='http://www.sysnet.pe.kr/2/0/11553'>http://www.sysnet.pe.kr/2/0/11553</a> C# 7.3 (3) - 자동 구현 속성에 특성 적용 가능(Attribute on backing field) ; <a target='tab' href='http://www.sysnet.pe.kr/2/0/11554'>http://www.sysnet.pe.kr/2/0/11554</a> C# 7.3 (4) - 사용자 정의 타입에 fixed 적용 가능(Custom fixed) ; http://www.sysnet.pe.kr/2/0/11555 C# 7.3 (5) - 구조체의 고정 크기를 갖는 fixed 배열 필드에 대한 직접 접근 가능(Indexing movable fixed buffers) ; <a target='tab' href='http://www.sysnet.pe.kr/2/0/11556'>http://www.sysnet.pe.kr/2/0/11556</a> C# 7.3 (6) - blittable 제네릭 제약(blittable) ; <a target='tab' href='http://www.sysnet.pe.kr/2/0/11558'>http://www.sysnet.pe.kr/2/0/11558</a> C# 7.3 (7) - 초기화 식에서 변수 사용 가능(expression variables in initializers) ; <a target='tab' href='http://www.sysnet.pe.kr/2/0/11560'>http://www.sysnet.pe.kr/2/0/11560</a> </pre> <br /> <hr style='width: 50%' /><br /> <br /> <br /> 관리 힙에 있는 데이터를 GC 수행 시 메모리 이동이 되지 않도록 고정시키는 문법이 fixed입니다. 그럼, fixed가 어떻게 동작하는지 한번 살펴볼까요? ^^ 이를 위해 다음의 코드를,<br /> <br /> <pre style='margin: 10px 0px 10px 10px; padding: 10px 0px 10px 10px; background-color: #fbedbb; overflow: auto; font-family: Consolas, Verdana;' > static int[] data = new int[100]; private unsafe static void FixedInt() { fixed (int *ptr = data) { Console.WriteLine(*ptr); } } </pre> <br /> IL로 변경하면 이렇게 됩니다.<br /> <br /> <pre style='margin: 10px 0px 10px 10px; padding: 10px 0px 10px 10px; background-color: #fbedbb; overflow: auto; font-family: Consolas, Verdana;' > .method private hidebysig static void FixedInt() cil managed { .maxstack 2 .locals init ( [0] int32* numPtr, <span style='color: blue; font-weight: bold'>[1] int32[] pinned numArray</span>) <span style='color: blue; font-weight: bold'>L_0000: ldsfld int32[] ConsoleApp1.Program::data L_0005: dup L_0006: stloc.1</span> L_0007: brfalse.s L_000e L_0009: ldloc.1 L_000a: ldlen L_000b: conv.i4 L_000c: brtrue.s L_0013 L_000e: ldc.i4.0 L_000f: conv.u L_0010: stloc.0 L_0011: br.s L_001c L_0013: ldloc.1 L_0014: ldc.i4.0 L_0015: ldelema int32 L_001a: conv.u L_001b: stloc.0 L_001c: ldloc.0 L_001d: ldind.i4 L_001e: call void [mscorlib]System.Console::WriteLine(int32) <span style='color: blue; font-weight: bold'> L_0023: ldnull L_0024: stloc.1 </span> L_0025: ret } </pre> <br /> 보는 바와 같이, fixed는 어떤 메서드를 호출하는 형식이 아닙니다. 단지 fixed 블록이 시작하는 시점에 pinned 특성을 가진 로컬 변수에 GC 수행 시 고정시킬 변수의 주소를 넣어두고, 블록이 끝나는 시점에 그 로컬 변수의 값을 null로 초기화하면서 해제하는 역할을 합니다. (아마도 CLR은 GC 수행 시 루트 객체들 중 pinned 로컬 변수가 가리키는 객체는 메모리를 이동시키지 않을 것입니다.)<br /> <br /> 결국, 위에서 본 코드는 관리 힙에 할당된 int [] 배열에 대한 주소를 pinned 특성을 가진 로컬 변수에 보관함으로써 메모리를 고정시킨 것입니다.<br /> <br /> 이 때문에, 관리 힙에 할당한 것이 아니라면 - 가령 스택에 할당된 메모리의 경우 GC 수행 시 이동하지 않으므로 굳이 fixed시킬 필요가 없습니다. 실제로 C#은 이런 경우 컴파일 오류를 냅니다.<br /> <br /> <pre style='margin: 10px 0px 10px 10px; padding: 10px 0px 10px 10px; background-color: #fbedbb; overflow: auto; font-family: Consolas, Verdana;' > private unsafe static void FixedLocalAlloc() { int n = 5; // 컴파일 에러 - Error CS0213 You cannot use the fixed statement to take the address of an already fixed expression fixed (int *ptrOfN = &n) { } } </pre> <br /> 따라서 이미 고정된 메모리라면 fixed 없이, 즉 "pinned 특성을 가진 로컬 변수"를 사용하지 않고 그냥 주소를 가져오면 됩니다.<br /> <br /> <pre style='margin: 10px 0px 10px 10px; padding: 10px 0px 10px 10px; background-color: #fbedbb; overflow: auto; font-family: Consolas, Verdana;' > private unsafe static void FixedLocalAlloc() { int n = 5; int* ptrOfN = &n; } </pre> <br /> <hr style='width: 50%' /><br /> <br /> C# 7.2까지, fixed의 대상은 primitive 타입이거나 그것의 배열, 또는 string으로 제한됩니다. 즉, 사용자가 만든 타입은 fixed의 대상이 될 수 없습니다.<br /> <br /> <pre style='margin: 10px 0px 10px 10px; padding: 10px 0px 10px 10px; background-color: #fbedbb; overflow: auto; font-family: Consolas, Verdana;' > public class Point { public int X; public int Y; } private unsafe static void FixedUserClassType() { Point pt = new Point(); // 컴파일 에러 - Error CS8385 The given expression cannot be used in a fixed statement fixed (int *pPoint = pt) { } } </pre> <br /> 대신 그것의 멤버가 fixed로 사용 가능한 경우라면 다음과 같이 우회할 수는 있습니다.<br /> <br /> <pre style='margin: 10px 0px 10px 10px; padding: 10px 0px 10px 10px; background-color: #fbedbb; overflow: auto; font-family: Consolas, Verdana;' > private unsafe static void FixedUserClassType() { Point pt = new Point(); <span style='color: blue; font-weight: bold'>fixed (int *pX = &pt.X)</span> { } <span style='color: blue; font-weight: bold'>fixed (int* pY = &pt.Y)</span> { } } </pre> <br /> 이에 대한 제약을, C# 7.3부터 사용자 정의 타입이 <a target='tab' href='http://www.sysnet.pe.kr/2/0/11529'>관리 포인터(managed pointer)</a>를 반환하는 GetPinnableReference 메서드를 구현한다면 fixed 구문에 자연스럽게 연계할 수 있도록 확장했습니다. 따라서 위에서 정의한 Point 타입은 다음과 같은 식으로 구현할 수 있습니다.<br /> <br /> <pre style='margin: 10px 0px 10px 10px; padding: 10px 0px 10px 10px; background-color: #fbedbb; overflow: auto; font-family: Consolas, Verdana;' > public class Point { public int X; public int Y; <span style='color: blue; font-weight: bold'>public ref int GetPinnableReference() { return ref X; }</span> } private unsafe static void FixedUserClassType() { Point pt = new Point(); // C# 7.3부터 컴파일 가능 <span style='color: blue; font-weight: bold'>fixed (int* pPoint = pt)</span> { } } </pre> <br /> <hr style='width: 50%' /><br /> <br /> 그런데, 자세히 보면 사용자 정의 타입을 fixed 시킨다는 것이 개념상으로 봤을 때는 왠지 어색한 감이 있습니다.<br /> <br /> <pre style='margin: 10px 0px 10px 10px; padding: 10px 0px 10px 10px; background-color: #fbedbb; overflow: auto; font-family: Consolas, Verdana;' > Point pt = new Point(); fixed (int* pPoint = pt) { } </pre> <br /> 구문만 봤을 때는 해당 타입이 가진 필드 중 어떤 것이 fixed될 거라는 예상을 할 수 없습니다. 따라서, 직관적인 면을 고려했을 때 GetPinnableReference를 구현할 수 있는 가장 좋은 대상은 단일 필드를 가지고 있거나, 단일 타입의 배열을 감싼 타입이 됩니다.<br /> <br /> <pre style='margin: 10px 0px 10px 10px; padding: 10px 0px 10px 10px; background-color: #fbedbb; overflow: auto; font-family: Consolas, Verdana;' > public class IntArrayHelper { int[] _elem = null; public IntArrayHelper(int len) { _elem = new int[len]; for (int i = 0; i < len; i ++) { _elem[i] = i; } } public int Sum() { return _elem.Sum(); } <span style='color: blue; font-weight: bold'>public ref int GetPinnableReference() { return ref _elem[0]; }</span> } private unsafe static void FixedCustom() { CustomPinnable cp = new CustomPinnable(); fixed (int *p = cp) { } IntArrayHelper iah = new IntArrayHelper(100); <span style='color: blue; font-weight: bold'>fixed (int *elem = iah)</span> { Console.WriteLine(*(elem + 50)); } } </pre> <br /> 그런데, 이렇게 보니 저 용도로 부각된 C# 7.2의 기능이 하나 있었습니다.<br /> <br /> <pre style='margin: 10px 0px 10px 10px; padding: 10px 0px 10px 10px; background-color: #fbedbb; overflow: auto; font-family: Consolas, Verdana;' > C# 7.2 - Span<T> ; <a target='tab' href='http://www.sysnet.pe.kr/2/0/11534'>http://www.sysnet.pe.kr/2/0/11534</a> </pre> <br /> Span은 연속적인 메모리에 대한 일관성 있는 접근 방식을 제공하는 타입으로 GetPinnableReference 메서드가 구현될 수 있는 요건을 잘 갖추고 있습니다. 실제로 Span 타입은 GetPinnableReference 메서드를 제공해 다음과 같은 표현이 가능합니다.<br /> <br /> <pre style='margin: 10px 0px 10px 10px; padding: 10px 0px 10px 10px; background-color: #fbedbb; overflow: auto; font-family: Consolas, Verdana;' > private unsafe static void FixedSpan() { { // (fixed될 필요가 없는) 스택을 기반으로 하든, <span style='color: blue; font-weight: bold'>Span<int> span = stackalloc int</span>[500]; <span style='color: blue; font-weight: bold'>fixed (int *pSpan = span)</span> { Console.WriteLine(*(pSpan + 1)); } } { // 관리 힙을 기반으로 하든, <span style='color: blue; font-weight: bold'>Span<int> span = new int[500];</span> <span style='color: blue; font-weight: bold'>fixed (int* pSpan = span)</span> { Console.WriteLine(*(pSpan + 1)); } } { // (fixed될 필요가 없는) 비관리 힙을 기반으로 하든지에 상관없이 일관성 있는 fixed 구문을 제공 int elemLen = 500; int allocLen = sizeof(int) * elemLen; <span style='color: blue; font-weight: bold'>Span<int> span = new Span<int>((void *)Marshal.AllocCoTaskMem(allocLen), elemLen);</span> <span style='color: blue; font-weight: bold'>fixed (int* pSpan = span)</span> { Console.WriteLine(*(pSpan + 1)); } } } </pre> <br /> 달리 말하면, C# 1부터 제공하던 fixed 구문을 기본 문법 그대로 그동안 잘 사용해 오다가 C# 7.2의 Span이 나오면서 fixed로 변환하는 코드가 자주 나오다 보니 불편함을 느껴 GetPinnableReference를 이용한 확장을 C# 7.3에 와서 추가한 것입니다.<br /> <br /> (<a target='tab' href='http://www.sysnet.pe.kr/bbs/DownloadAttachment.aspx?fid=1272&boardid=331301885'>첨부 파일은 이 글의 예제 코드를 포함</a>합니다.)<br /> </p><br /> <br /><hr /><span style='color: Maroon'>[이 글에 대해서 여러분들과 의견을 공유하고 싶습니다. 틀리거나 미흡한 부분 또는 의문 사항이 있으시면 언제든 댓글 남겨주십시오.]</span> </div>
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