Microsoft MVP성태의 닷넷 이야기
글쓴 사람
정성태 (techsharer at outlook.com)
홈페이지
첨부 파일
(연관된 글이 6개 있습니다.)

C# 7.3 - 사용자 정의 타입에 fixed 적용 가능(Custom fixed)

C# 7.3 (1) - 개선된 문법 4개(Support == and != for tuples, Ref Reassignment, Constraints, Stackalloc initializers)
; https://www.sysnet.pe.kr/2/0/11552

C# 7.3 (2) - 개선된 메서드 선택 규칙 3가지(Improved overload candidates)
; https://www.sysnet.pe.kr/2/0/11553

C# 7.3 (3) - 자동 구현 속성에 특성 적용 가능(Attribute on backing field)
; https://www.sysnet.pe.kr/2/0/11554

C# 7.3 (4) - 사용자 정의 타입에 fixed 적용 가능(Custom fixed)
; https://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)
; https://www.sysnet.pe.kr/2/0/11556

C# 7.3 (6) - blittable 제네릭 제약(blittable)
; https://www.sysnet.pe.kr/2/0/11558

C# 7.3 (7) - 초기화 식에서 변수 사용 가능(expression variables in initializers)
; https://www.sysnet.pe.kr/2/0/11560





관리 힙에 있는 데이터를 GC 수행 시 메모리 이동이 되지 않도록 고정시키는 문법이 fixed입니다. 그럼, fixed가 어떻게 동작하는지 한번 살펴볼까요? ^^ 이를 위해 다음의 코드를,

static int[] data = new int[100];

private unsafe static void FixedInt()
{
    fixed (int *ptr = data)
    {
        Console.WriteLine(*ptr);
    }
}

IL로 변경하면 이렇게 됩니다.

.method private hidebysig static void FixedInt() cil managed
{
    .maxstack 2
    .locals init (
        [0] int32* numPtr,
        [1] int32[] pinned numArray)
    L_0000: ldsfld int32[] ConsoleApp1.Program::data
    L_0005: dup 
    L_0006: stloc.1 
    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)
    L_0023: ldnull 
    L_0024: stloc.1 
    L_0025: ret 
}

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.)

결국, 위에서 본 코드는 관리 힙에 할당된 int [] 배열에 대한 주소를 pinned 특성을 가진 로컬 변수에 보관함으로써 메모리를 고정시킨 것입니다.

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.

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)
    {
    }
}

따라서 이미 고정된 메모리라면 fixed 없이, 즉 "pinned 특성을 가진 로컬 변수"를 사용하지 않고 그냥 주소를 가져오면 됩니다.

private unsafe static void FixedLocalAlloc()
{
    int n = 5;

    int* ptrOfN = &n;
}




C# 7.2까지, fixed의 대상은 primitive 타입이거나 그것의 배열, 또는 string으로 제한됩니다. 즉, 사용자가 만든 타입은 fixed의 대상이 될 수 없습니다.

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)
    {
    }
}

대신 그것의 멤버가 fixed로 사용 가능한 경우라면 다음과 같이 우회할 수는 있습니다.

private unsafe static void FixedUserClassType()
{
    Point pt = new Point();

    fixed (int *pX = &pt.X)
    {
    }

    fixed (int* pY = &pt.Y)
    {
    }
}

이에 대한 제약을, C# 7.3부터 사용자 정의 타입이 관리 포인터(managed pointer)를 반환하는 GetPinnableReference 메서드를 구현한다면 fixed 구문에 자연스럽게 연계할 수 있도록 확장했습니다. 따라서 위에서 정의한 Point 타입은 다음과 같은 식으로 구현할 수 있습니다.

public class Point
{
    public int X;
    public int Y;

    public ref int GetPinnableReference()
    {
        return ref X;
    }
}

private unsafe static void FixedUserClassType()
{
    Point pt = new Point();

    // C# 7.3부터 컴파일 가능
    fixed (int* pPoint = pt)
    {
    }
}




그런데, 자세히 보면 사용자 정의 타입을 fixed 시킨다는 것이 개념상으로 봤을 때는 왠지 어색한 감이 있습니다.

Point pt = new Point();

fixed (int* pPoint = pt)
{
}

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.

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();
    }

    public ref int GetPinnableReference()
    {
        return ref _elem[0];
    }
}

private unsafe static void FixedCustom()
{
    CustomPinnable cp = new CustomPinnable();

    fixed (int *p = cp)
    {
    }

    IntArrayHelper iah = new IntArrayHelper(100);
    fixed (int *elem = iah)
    {
        Console.WriteLine(*(elem + 50));
    }
}

그런데, 이렇게 보니 저 용도로 부각된 C# 7.2의 기능이 하나 있었습니다.

C# 7.2 - Span<T>
; https://www.sysnet.pe.kr/2/0/11534

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.

private unsafe static void FixedSpan()
{
    {
        // (fixed될 필요가 없는) 스택을 기반으로 하든,
        Span<int> span = stackalloc int[500];

        fixed (int *pSpan = span)
        {
            Console.WriteLine(*(pSpan + 1));
        }
    }

    {
        // 관리 힙을 기반으로 하든,
        Span<int> span = new int[500];

        fixed (int* pSpan = 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<int> span = new Span<int>((void *)Marshal.AllocCoTaskMem(allocLen), elemLen);

        fixed (int* pSpan = span)
        {
            Console.WriteLine(*(pSpan + 1));
        }
    }
}

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.

(첨부 파일은 이 글의 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: 6/25/2018]

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
 




... 121  122  123  124  125  126  127  128  129  130  131  132  133  [134]  135  ...
NoWriterDateCnt.TitleFile(s)
1739정성태8/24/201427791.NET Framework: 457. 교착상태(Dead-lock) 해결 방법 - Lock Leveling [2]파일 다운로드1
1738정성태8/23/201423453.NET Framework: 456. C# - CAS를 이용한 Lock 래퍼 클래스파일 다운로드1
1737정성태8/20/201420938VS.NET IDE: 93. Visual Studio 2013 동기화 문제
1736정성태8/19/201426923VC++: 79. [부연] CAS Lock 알고리즘은 과연 빠른가? [2]파일 다운로드1
1735정성태8/19/201419469.NET Framework: 455. 닷넷 사용자 정의 예외 클래스의 최소 구현 코드 - 두 번째 이야기
1734정성태8/13/201421222오류 유형: 237. Windows Media Player cannot access the file. The file might be in use, you might not have access to the computer where the file is stored, or your proxy settings might not be correct.
1733정성태8/13/201427526.NET Framework: 454. EmptyWorkingSet Win32 API를 사용하는 C# 예제파일 다운로드1
1732정성태8/13/201435840Windows: 99. INetCache 폴더가 다르게 보이는 이유
1731정성태8/11/201428309개발 환경 구성: 235. 점(.)으로 시작하는 파일명을 탐색기에서 만드는 방법
1730정성태8/11/201423491개발 환경 구성: 234. Royal TS의 터미널(Terminal) 연결에서 한글이 깨지는 현상 해결 방법
1729정성태8/11/201419495오류 유형: 236. SqlConnection - The requested Performance Counter is not a custom counter, it has to be initialized as ReadOnly.
1728정성태8/8/201431725.NET Framework: 453. C# - 오피스 파워포인트(Powerpoint) 파일을 WinForm에서 보는 방법파일 다운로드1
1727정성태8/6/201421929오류 유형: 235. SignalR 오류 메시지 - Counter 'Messages Bus Messages Published Total' does not exist in the specified Category. [2]
1726정성태8/6/201420710오류 유형: 234. IIS Express에서 COM+ 사용 시 SecurityException - "Requested registry access is not allowed" 발생
1725정성태8/6/201422661오류 유형: 233. Visual Studio 2013 Update3 적용 후 Microsoft.VisualStudio.Web.PageInspector.Runtime 모듈에 대한 FileNotFoundException 예외 발생
1724정성태8/5/201427460.NET Framework: 452. .NET System.Threading.Thread 개체에서 Native Thread Id를 구하는 방법 - 두 번째 이야기 [1]파일 다운로드1
1723정성태7/29/201459857개발 환경 구성: 233. DirectX 9 예제 프로젝트 빌드하는 방법 [3]파일 다운로드1
1722정성태7/25/201422219오류 유형: 232. IIS 500 Internal Server Error - NTFS 암호화된 폴더에 웹 애플리케이션이 위치한 경우
1721정성태7/24/201425526.NET Framework: 451. 함수형 프로그래밍 개념 - 리스트 해석(List Comprehension)과 순수 함수 [2]
1720정성태7/23/201423473개발 환경 구성: 232. C:\WINDOWS\system32\LogFiles\HTTPERR 폴더에 로그 파일을 남기지 않는 설정
1719정성태7/22/201427367Math: 13. 동전을 여러 더미로 나누는 경우의 수 세기(Partition Number) - 두 번째 이야기파일 다운로드1
1718정성태7/19/201436817Math: 12. HTML에서 수학 관련 기호/수식을 표현하기 위한 방법 - MathJax.js [4]
1716정성태7/17/201436504개발 환경 구성: 231. PC 용 무료 안드로이드 에뮬레이터 - genymotion
1715정성태7/13/201431602기타: 47. 운영체제 종료 후에도 USB 외장 하드의 전원이 꺼지지 않는 경우 [3]
1714정성태7/11/201421574VS.NET IDE: 92. Visual Studio 2013을 지원하는 IL Support 확장 도구
1713정성태7/11/201445352Windows: 98. 윈도우 시스템 디스크 용량 확보를 위한 "Package Cache" 폴더 이동 [1]
... 121  122  123  124  125  126  127  128  129  130  131  132  133  [134]  135  ...