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C# - int []와 object []의 차이로 이해하는 제네릭의 필요성

다음과 같은 질문이 있군요.

List<int>에 대한 이해가 잘안됩니다.
; https://www.sysnet.pe.kr/3/0/5117

List<int>는 내부적으로 int 배열로 자료를 관리합니다. 반면, List<object>는 object 배열로 관리하는데 과연 이 차이가 어떻게 메모리로 표현이 될까요?

예를 들기 위해 다음과 같은 코드를 준비했습니다.

class Program
{
    static int[] intArray = new int[3];
    static object[] objArray = new object[3];

    static void Main(string[] args)
    {
        Add(100);
    }

    private static void Add(int number)
    {
        intArray[0] = number;
        objArray[0] = number;
    }
}

Main에서 실행한 Add(100) 코드는 100이라는 숫자를 스택에 넣어 Add 함수에 전달합니다. 따라서 현재 100은 스택 공간에 존재합니다.

int_object_array_diff_1.png

이것을 intArray에 넣으면 어떻게 될까요? int 형 배열 자체는 참조형입니다. 따라서 intArray의 저장소는 힙에 위치합니다. 즉, 힙에 int 3개를 담을 수 있는 배열이 생성되는 것이고 따라서 "intArray[0] = number" 코드의 실행은 다음과 같은 결과가 됩니다.

int_object_array_diff_2.png

이 정도는 ^^ 여러분들도 직관적으로 다 아시는 내용일 것입니다.

그렇다면, "objArray[0] = number"는 어떻게 될까요? 이게 좀 복잡합니다. 우선 object 형 배열도 마찬가지로 참조형이기 때문에 int 배열과 동일하게 힙에 위치합니다. 하지만, 그 요소들은 int를 담을 수 있는 자료형이 아닌, object를 "(틀린 표현이지만) 담을 수" 있습니다. 문제는, "object 전체를 담을" 수 없다는 것입니다. object는 참조형으로 어떠한 크기의 객체도 될 수 있기 때문에 object 배열은 값 형식의 배열처럼 크기를 고정해 인덱싱할 수 있는 여지가 없습니다.

정리하면, object 배열은 참조형이고 그 요소들도 참조형이기 때문에 object 배열 자체가 대상 object 자체를 담고 있기보다는, 대신 참조 객체의 주솟값을 가리키는 포인터의 배열로 다뤄지게 됩니다.

따라서, "objArray[0] = number" 코드의 수행은 다음과 같은 결과가 됩니다.

int_object_array_diff_3.png

그냥 봐도 오버헤드가 있음을 알 수 있고, 이 문제가 제네릭이 나오기 전 ArrayList 타입을 (예를 들어, int 같은) 모든 값 형식에 대해 사용했을 때 GC 관련 성능 문제를 야기했던 것입니다.

이쯤 되면, 마이크로소프트는 C#에 제네릭을 부가 기능으로 추가시켰다기보다는, 내놓을 수밖에 없는 구현이었던 것입니다.

(첨부 파일은 이 글의 다이어그램을 그린 원본 PPT 파일입니다.)




힙과 스택의 존재가 처음 개발을 접하는 시기에는 난해할 수 있습니다. 하지만, 이 개념은 개발자라면 가능한 머릿속에 정리하고 넘어가야 합니다. 프로그래밍 언어라는 것이 결국 (그것이 언어 표면으로 드러나든/숨겨졌든지에 상관없이) 근본적으로는 힙과 스택의 기반 하에 프로그램이 동작하도록 만드는 수단이기 때문입니다.

아울러 다음의 글도 읽어보시고. ^^

C# - struct/class가 스택/힙에 할당되는 사례 정리
; https://www.sysnet.pe.kr/2/0/12624




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

[연관 글]


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[최초 등록일: ]
[최종 수정일: 5/4/2021 ]

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댓글 쓴 사람
 



2019-01-30 04시58분
[윤현수] 이해를 잘 했는지 모르겠습니다.
int[] intArray 는 Value Type, object[] objectArray 는 Reference Type 이라고 이해하면 된건가요?
[손님]
2019-02-02 12시41분
[dimohy] #운현수님
- int[], object[] 모두 참조
- int[]의 원소 int는 값 형, object[]의 원소 object는 참조 형

[손님]
2020-04-07 08시05분
[kh] 오브젝트 배열에선 오브젝트객체전체를 담을수없기때문에 힙에한번더 값을할당해 그 포인터를 배열에담는다고하셨는데 이게 값형식한정일때만이고 참조형식은 값그대로 배열에담긴다고생각하면되나요?
[손님]
2020-04-08 09시31분
@kh 아닙니다. 예를 들어,

class Test { int age; }

이라는 참조 타입이 있고, 그것을 담으려고

object [] objs = new object[1];

가 있다고 할 때,

objs[0] = new Test();

라고 해도 Test 인스턴스의 전체 내용이 objs[0]에 들어가는 것이 아닙니다. Test 인스턴스 자체는 GC Heap에 그거대로 생성이 되고, 그 주솟값이 objs[0]에 들어가는 것입니다.
정성태

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