(번역글) .NET Internals Cookbook Part 12 - Memory structure, attributes, handles
드디어 .NET Internals Cookbook 시리즈의 12번째 마지막 글입니다. ^^
.NET Internals Cookbook Part 12 - Memory structure, attributes, handles
; https://blog.adamfurmanek.pl/2019/05/04/net-internals-cookbook-part-12/
82. 속성의 3가지 분류 - bit-mapped, custom, pseudo-custom
속성은 IL 언어와의 관계에서 3가지로 분류됩니다.
- Bit-mapped - C# 언어의 속성이 그대로 IL과 1:1 매핑되는 경우, 예를 들어 public
- Custom - 일반적인 특성, 예를 들어 사용자가 정의한 모든 특성
- Pseudo-custom - Custom 특성과 유사하지만 IL에 반영되는 특성, 예를 들어 Serializable
이해를 돕기 위해 C# 코드와 그것의 IL 코드 번역을 보겠습니다.
using System;
[MyCustom]
[Serializable]
public class Program
{
public static void Main()
{
}
}
class MyCustomAttribute : Attribute
{
public MyCustomAttribute() { }
}
위에서 Program 타입에 지정한 MyCustom, Serializable, public 속성은 IL 코드에 다음과 같이 반영됩니다.
.class public auto ansi serializable beforefieldinit Program
extends [mscorlib]System.Object
{
.custom instance void MyCustomAttribute::.ctor() = (
01 00 00 00
)
.method public hidebysig static
void Main () cil managed
{
.maxstack 8
.entrypoint
IL_0000: nop
IL_0001: ret
} // end of method Program::Main
.method public hidebysig specialname rtspecialname
instance void .ctor () cil managed
{
.maxstack 8
IL_0000: ldarg.0
IL_0001: call instance void [mscorlib]System.Object::.ctor()
IL_0006: nop
} // end of method Program::.ctor
} // end of class Program
보는 바와 같이 public은 public으로 직접 매핑되므로 bit-mapped, C#의 클래스로 정의된 Serializable은 serializable로 지정되기 때문에 Pseudo-custom으로, MyCustom의 경우 IL 예약어로 번역되지 않고 ".custom instance void MyCustomAttribute::.ctor()"라는 별도 항목을 갖기 때문에 Custom으로 분류됩니다.
Pseudo-custom에 대한 보다 자세한 사항은 다음의 글을 참고하세요.
Subterranean IL: Pseudo custom attributes
; https://www.red-gate.com/simple-talk/blogs/subterranean-il-pseudo-custom-attributes/
83. 핸들 재사용 공격이란?
윈도우의 HANDLE은 프로세스(EXE)가 소유한 핸들 테이블에 대한 인덱스 번호입니다. 그렇다면, A라는 스레드가 Handle 값을 스택에 보관하고 스레드가 중지(suspend)되었다고 가정해 보겠습니다. 그때 다른 B 스레드가 해당 핸들을 닫아버리고(CloseHandle) 새로운 커널 객체를 생성하면 이전에 닫았던 동일한 핸들(인덱스 번호)이 재사용되는 것도 가능합니다. 만약 그런 상황이 발생했을 때 A 스레드가 다시 실행을 재개(resume), 스택에 보관했던 핸들을 사용하게 되면 의도치 않는 커널 자원을 사용하게 됩니다.
84. .NET 세계에서의 Handle 자원의 종류는?
- Strong handle - 일반적인 참조(like a normal reference)
- Short weak handle - GC되는 것을 막지도 못하고 되살아난 경우에도 그것을 알수 없음(doesn’t stop the object from cleaning up, does not track the object if it is resurrected)
- Long weak handle - "Short weak handle"처럼 GC되는 것을 막지는 못하지만 되살아난 경우에는 알 수 있음(like short weak handle but tracks the object after it gets resurrected)
- Pinned handle - GC 도중 객체를 움직이지 못하도록 함(strong handle which doesn’t allow the object to be moved)
- Async pinned handle - Pinned 핸들과 같지만 GC는 해당 핸들이 async 동작 후 unpinned시킬 수 있다는 것을 알고 있음(like pinned handle but GC knows that it can be unpinned after async (typically I/O) operation is completed)
- Ref count handle - COM 연동 시처럼 그것의 참조 카운트가 유지되는 유형의 핸들(handle counting references, used for COM interop)
- Dependent handle - ConditionalWeakTable에 사용되는데, 2개의 객체를 strong handle로 연결하지만 외부적으로는 weak handle임(used by ConditionalWeakTable, connects two objects by strong handle, but from the outside is like a weak handle)
아래는 windbg에서 devenv.exe를 대상으로 !gchandles를 수행한 경우의 결과를 보여줍니다.
0:000> !gchandles
...[생략]...
Total 62730 objects
Handles:
Strong Handles: 217
Pinned Handles: 134
Async Pinned Handles: 66
Ref Count Handles: 1240
Weak Long Handles: 2410
Weak Short Handles: 55019
Dependent Handles: 3644
85. ref local이란?
제 책에서 C# 7.0의 "12.2 반환값 및 로컬 변수에 ref 기능 추가(ref returns and locals)"를 참고하세요. ^^
86. interior pointer란?
예전에 Span을 설명하면서
interior pointer를 소개한 적이 있습니다.
C# 7.2 - Span<T>
; https://www.sysnet.pe.kr/2/0/11534
"interior pointer"는 객체의 내부를 가리키는 관리 포인터입니다. 예를 들어 다음의 코드를 보면,
using System;
namespace Program
{
public class Program
{
public static void Main(string[] args)
{
var foo = new Foo();
foo.Bar = 5;
ref int bar = ref foo.Bar;
Console.WriteLine(foo.Bar);
Console.WriteLine(bar);
foo.Bar = 6;
Console.WriteLine(foo.Bar);
Console.WriteLine(bar);
bar = 7;
Console.WriteLine(foo.Bar);
Console.WriteLine(bar);
}
}
}
class Foo{
public int Bar;
}
foo 변수는 GC 힙 메모리 위치에서 Foo 타입의 인스턴스를 가리키고 있는 반면, bar 변수는 foo 변수의 위치가 아닌, 그 객체의 내부에 "int Bar" 필드의 위치를 가리키는 관리 포인터입니다. 유의할 것은, 같은 ref 지역 변수를 사용하는 구문이지만 어떤 것을 가리키느냐에 따라 interior pointer가 아닐 수도 있다는 점입니다.
// interior pointer인 경우
ref int bar = ref foo.Bar; // foo 객체의 내부를 가리키므로 interior pointer
// interior pointer가 아닌 경우
int a = 5;
ref int bar = ref a; // 스택에 있는 로컬 변수를 가리키므로 interior pointer가 아님
그렇다면, GC는 interior pointer의 참조로 인해 해당 객체를 제거해서는 안 된다는 것을 어떻게 알 수 있을까요? 이를 위해 힙 영역을 다중 블록으로 나눈
Brick table이라는 것을 사용합니다. It contains an offset to the first object inside such a block so then it can traverse the chunk of memory and find the object which should be held by the interior pointer. 하지만 이 작업은 성능상 매우 좋지 않기 때문에 interior pointer는 스택에 존재하는 로컬 변수 반환 값으로만 사용하도록 제한되었습니다. 즉, 힙에 할당되는 클래스의 경우에는 다음과 같이 interior pointer를 포함하지 못합니다.
class Foo{
public ref int Bar;
}
87. ref struct란?
다음의 글을 참고하세요.
C# 7.2 - 스택에만 생성할 수 있는 값 타입 지원 - "ref struct"
; https://www.sysnet.pe.kr/2/0/11530
88. unsafe struct란?
사실 "unsafe struct"라는 아주 새로운 유형의 구조체가 있는 것은 아니고, 단지 내부에 unsafe 관련 코드가 사용되면 붙여야 하는 것뿐입니다.
class Program
{
public int i;
public static void Main()
{
}
}
unsafe struct Vector
{
public /* 또는 여기서 unsafe를 붙이거나 */ void Do()
{
Program pg = new Program();
/* 또는 여기서 unsafe block을 붙이거나 */
fixed (int* ptr = &pg.i)
{
}
}
}
단지 원 글에서는
fixed size buffer 사용 구문을 사용하는 경우,
unsafe struct FixedBufferExample
{
public fixed int buffer[1024]; // This is a fixed buffer.
}
unsafe를 struct 수준에서만 붙일 수 있다는 특수성이 있는 것입니다.
89. readonly struct란?
다음의 글을 참고하세요.
C# 7.2 - readonly 구조체
; https://www.sysnet.pe.kr/2/0/11524
90. unsafe 타입이란?
원 글에서는 unsafe 코드를 사용하는 클래스라고 하지만 위에서 설명했듯이 struct에도 붙일 수 있으므로 "클래스 및 구조체"라고 확장해서 정의할 수 있습니다.
91. blittable 타입이란?
다음의 글을 참고하세요.
C# - blittable 타입이란?
; https://www.sysnet.pe.kr/2/0/11557
C# 7.3 - unmanaged(blittable) 제네릭 제약
; https://www.sysnet.pe.kr/2/0/11558
92. C++/CLI에서 비관리 class는 어떤 식으로 컴파일될까?
ref class와 unmanaged class를 사용하는 다음의 C++/CLI 코드를 빌드해 보면,
#include "stdafx.h"
#include <cstdio>
using namespace System;
ref class Foo {
};
class Bar {
};
void Baz() {
System::Console::WriteLine("In managed function.");
}
#pragma managed(push, off)
void Taz() {
printf("In unmanaged function.\n");
}
#pragma managed(pop)
int main(array<System::String ^> ^args)
{
Console::WriteLine(L"Hello World");
return 0;
}
ref class Foo 타입과 관리 코드를 포함하는 Baz, main 함수는 IL 코드로 번역이 되는 반면, 비관리 코드만을 포함한 Taz 함수와 class Bar는 C++ 함수로 번역되므로 IL 코드로 남지 않습니다.
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