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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# 9.0 - (6) 함수 포인터(Function pointers)</h1>

<pre style='margin: 10px 0px 10px 10px; padding: 10px 0px 10px 10px; background-color: #fbedbb; overflow: auto; font-family: Consolas, Verdana;' >
C# 9.0 - (1) <a target='tab' href='https://github.com/dotnet/csharplang/issues/100'>대상으로 형식화된 new 식(Target-typed new expressions)</a>
; <a target='tab' href='https://www.sysnet.pe.kr/2/0/12363'>https://www.sysnet.pe.kr/2/0/12363</a>

C# 9.0 - (2) <a target='tab' href='https://github.com/dotnet/csharplang/issues/1738'>localsinit 플래그 내보내기 무시(Suppress emitting localsinit flag)</a>
; <a target='tab' href='https://www.sysnet.pe.kr/2/0/12364'>https://www.sysnet.pe.kr/2/0/12364</a>

C# 9.0 - (3) <a target='tab' href='https://github.com/dotnet/csharplang/issues/111'>람다 메서드의 매개 변수 무시(Lambda discard parameters)</a>
; <a target='tab' href='https://www.sysnet.pe.kr/2/0/12365'>https://www.sysnet.pe.kr/2/0/12365</a>

C# 9.0 - (4) <a target='tab' href='https://github.com/dotnet/csharplang/issues/435'>원시 크기 정수(Native ints)</a>
; <a target='tab' href='https://www.sysnet.pe.kr/2/0/12366'>https://www.sysnet.pe.kr/2/0/12366</a>

C# 9.0 - (5) <a target='tab' href='https://github.com/dotnet/csharplang/issues/1888'>로컬 함수에 특성 지정 가능(Attributes on local functions)</a>
; <a target='tab' href='https://www.sysnet.pe.kr/2/0/12372'>https://www.sysnet.pe.kr/2/0/12372</a>

C# 9.0 - (6) <a target='tab' href='https://github.com/dotnet/csharplang/issues/191'>함수 포인터(Function pointers)</a>
; https://www.sysnet.pe.kr/2/0/12374

C# 9.0 - (7) <a target='tab' href='https://github.com/dotnet/csharplang/issues/2850'>패턴 일치 개선 사항(Pattern matching enhancements)</a>
; <a target='tab' href='https://www.sysnet.pe.kr/2/0/12383'>https://www.sysnet.pe.kr/2/0/12383</a>

C# 9.0 - (8) <a target='tab' href='https://github.com/dotnet/csharplang/issues/275'>정적 익명 함수 (static anonymous functions)</a>
; <a target='tab' href='https://www.sysnet.pe.kr/2/0/12389'>https://www.sysnet.pe.kr/2/0/12389</a>

C# 9.0 - (9) <a target='tab' href='https://github.com/dotnet/csharplang/issues/39'>레코드 (Records)</a>
; <a target='tab' href='https://www.sysnet.pe.kr/2/0/12392'>https://www.sysnet.pe.kr/2/0/12392</a>

C# 9.0 - (10) <a target='tab' href='https://github.com/dotnet/csharplang/issues/2460'>대상으로 형식화된 조건식(Target-typed conditional expressions)</a>
; <a target='tab' href='https://www.sysnet.pe.kr/2/0/12399'>https://www.sysnet.pe.kr/2/0/12399</a>

C# 9.0 - (11) <a target='tab' href='https://github.com/dotnet/csharplang/issues/2844'>공변 반환 형식(Covariant return types)</a>
; <a target='tab' href='https://www.sysnet.pe.kr/2/0/12402'>https://www.sysnet.pe.kr/2/0/12402</a>

C# 9.0 - (12) <a target='tab' href='https://github.com/dotnet/csharplang/issues/3194'>foreach 루프에 대한 GetEnumerator 확장 메서드 지원(Extension GetEnumerator)</a>
; <a target='tab' href='https://www.sysnet.pe.kr/2/0/12403'>https://www.sysnet.pe.kr/2/0/12403</a>

C# 9.0 - (13) <a target='tab' href='https://github.com/dotnet/csharplang/blob/master/proposals/csharp-9.0/module-initializers.md'>모듈 이니셜라이저(Module initializers)</a>
; <a target='tab' href='https://www.sysnet.pe.kr/2/0/12404'>https://www.sysnet.pe.kr/2/0/12404</a>

C# 9.0 - (14) <a target='tab' href='https://github.com/dotnet/csharplang/blob/master/proposals/csharp-9.0/extending-partial-methods.md'>부분 메서드에 대한 새로운 기능(New features for partial methods)</a>
; <a target='tab' href='https://www.sysnet.pe.kr/2/0/12405'>https://www.sysnet.pe.kr/2/0/12405</a>

C# 9.0 - (15) <a target='tab' href='https://github.com/dotnet/csharplang/blob/master/proposals/csharp-9.0/top-level-statements.md'>최상위 문(Top-level statements)</a>
; <a target='tab' href='https://www.sysnet.pe.kr/2/0/12406'>https://www.sysnet.pe.kr/2/0/12406</a>

C# 9.0 - (16) <a target='tab' href='https://learn.microsoft.com/en-us/dotnet/csharp/language-reference/proposals/csharp-9.0/unconstrained-type-parameter-annotations'>제약 조건이 없는 형식 매개변수 주석(Unconstrained type parameter annotations)</a>
; <a target='tab' href='https://www.sysnet.pe.kr/2/0/12423'>https://www.sysnet.pe.kr/2/0/12423</a>
</pre>
 
<hr style='width: 50%' /> 
 
지금까지는 Delegate가 함수 포인터의 역할을 대신해왔었습니다. 예를 들기 위해, Managed 메서드를 받는 코드를 보겠습니다. 
 
<pre style='margin: 10px 0px 10px 10px; padding: 10px 0px 10px 10px; background-color: #fbedbb; overflow: auto; font-family: Consolas, Verdana;' >
class Program
{
 public delegate void WriteLineDelegate(string text);

static unsafe void Main(string[] args)
 {
 WriteLineDelegate writeLineFunc = Program.WriteLine;
 writeLineFunc("test");
 }

static void WriteLine(string text)
 {
 Console.WriteLine(text);
 }
}
</pre>
 
이때 Delegate는 IL 코드의 <a target='tab' href='https://learn.microsoft.com/en-us/dotnet/api/system.reflection.emit.opcodes.ldftn'>ldftn</a> 명령어를 이용해 다음과 같이 Program.WriteLine의 주소를 로드해 "native int" 타입으로 변환하고 그것을 WriteLineDelegate의 생성자에 전달하는 식으로 처리합니다. (만약 대상 메서드가 virtual이라면 <a target='tab' href='https://learn.microsoft.com/en-us/dotnet/api/system.reflection.emit.opcodes.ldvirtftn'>ldvirtftn</a>을 사용합니다.) 
 
<pre style='margin: 10px 0px 10px 10px; padding: 10px 0px 10px 10px; background-color: #fbedbb; overflow: auto; font-family: Consolas, Verdana;' >
IL_0002: ldftn void Program::WriteLine(string)
IL_0008: newobj instance void Program/WriteLineDelegate::.ctor(object, native int)
</pre>
<a name='sleep_ex'></a>
 
반면, Native 메서드를 받는 경우라면 (DllImport를 사용해도 되겠지만) <a target='tab' href='https://learn.microsoft.com/en-us/dotnet/api/system.runtime.interopservices.marshal.getdelegateforfunctionpointer'>Marshal.GetDelegateForFunctionPointer</a>를 이용해 역시나 Delegate로 변환해 사용할 수 있습니다. 
 
<pre style='margin: 10px 0px 10px 10px; padding: 10px 0px 10px 10px; background-color: #fbedbb; overflow: auto; font-family: Consolas, Verdana;' >
using System;
using System.Runtime.InteropServices;

class Program
{
    [DllImport("kernel32", SetLastError = true, CharSet = CharSet.Unicode)]
    static extern IntPtr LoadLibrary(string lpFileName);

[DllImport("kernel32", CharSet = CharSet.Ansi)]
    static extern IntPtr GetProcAddress(IntPtr hModule, string procName);

[UnmanagedFunctionPointer(CallingConvention.StdCall)]
 public delegate int SleepExDelegate(int milliseconds, bool bAlertable);

static unsafe void Main(string[] args)
    {
        IntPtr ptrKernel = LoadLibrary("kernel32.dll");
        IntPtr ptrSleepEx = GetProcAddress(ptrKernel, "SleepEx");

SleepExDelegate sleepExFunc = Marshal.GetDelegateForFunctionPointer(ptrSleepEx, typeof(SleepExDelegate)) as SleepExDelegate;

Console.WriteLine(DateTime.Now);
 sleepExFunc(2000, false);
 Console.WriteLine(DateTime.Now);
 }
}
</pre>
 
이 상황에서는 <a target='tab' href='https://learn.microsoft.com/en-us/dotnet/api/system.reflection.emit.opcodes.ldtoken'>ldtoken</a>을 이용해 Delegate로부터 RuntimeTypeHandle을 받아 ptrSleepEx의 주솟값을 변환하게 됩니다. 
 
<pre style='margin: 10px 0px 10px 10px; padding: 10px 0px 10px 10px; background-color: #fbedbb; overflow: auto; font-family: Consolas, Verdana;' >
IL_003F: ldtoken Program/SleepExDelegate
IL_0044: call class [mscorlib]System.Type [mscorlib]System.Type::GetTypeFromHandle(valuetype [mscorlib]System.RuntimeTypeHandle)
IL_0049: call class [mscorlib]System.Delegate [mscorlib]System.Runtime.InteropServices.Marshal::GetDelegateForFunctionPointer(native int, class [mscorlib]System.Type)
</pre>
 
결국, managed/unmanaged의 모든 호출은 System.Delegate 타입을 경유하므로 다소간의 성능 손실이 발생하게 됩니다. 
 
<hr style='width: 50%' /> 
 
C# 9.0에서는 이런 성능 손실과 함께 사용법도 간단하게 바꾼 Function Pointer 구문이 새롭게 제공됩니다. 가령, 위에서 예를 든 managed 메서드는 명시적인 Delegate 없이 다음과 같이 간단하게 처리할 수 있습니다. 
 
<pre style='margin: 10px 0px 10px 10px; padding: 10px 0px 10px 10px; background-color: #fbedbb; overflow: auto; font-family: Consolas, Verdana;' >
class Program
{
 static unsafe void Main(string[] args)
 {
 delegate*&lt;string, void&gt; writeLineFunc = &amp;Program.WriteLine; // ldftn void Program::WriteLine(string)
 writeLineFunc("test");
 }

static void WriteLine(string text)
 {
 Console.WriteLine(text);
 }
}
</pre>
<a name='sleep_ex2'></a>
 
또한 unmanaged 메서드의 처리도 마찬가지로 System.Delegate의 개입 없이 가능합니다. 
 
<pre style='margin: 10px 0px 10px 10px; padding: 10px 0px 10px 10px; background-color: #fbedbb; overflow: auto; font-family: Consolas, Verdana;' >
using System;
using System.Runtime.InteropServices;

class Program
{
    [DllImport("kernel32", SetLastError = true, CharSet = CharSet.Unicode)]
    static extern IntPtr LoadLibrary(string lpFileName);

[DllImport("kernel32", CharSet = CharSet.Ansi)]
    static extern IntPtr GetProcAddress(IntPtr hModule, string procName);

static unsafe void Main(string[] args)
    {
        IntPtr ptrKernel = LoadLibrary("kernel32.dll");
        IntPtr ptrSleepEx = GetProcAddress(ptrKernel, "SleepEx");

// C# 9.0 RC
        // delegate* stdcall&lt;int, bool, int&gt; sleepExFunc = (delegate* stdcall&lt;int, bool, int&gt;)ptrSleepEx;

// C# 9.0 정식 버전
 delegate* unmanaged[Stdcall]&lt;int, bool, int&gt; sleepExFunc = (delegate* unmanaged[Stdcall]&lt;int, bool, int&gt;)ptrSleepEx;

Console.WriteLine(DateTime.Now);
 sleepExFunc(2000, false);
 Console.WriteLine(DateTime.Now);
 }
}
</pre>
 
위에서 sleepExFunc 호출을 IL 코드로 보면, System.Delegate와 무관하게 해당 함수의 주소로 직접 호출하는 <a target='tab' href='https://learn.microsoft.com/en-us/dotnet/api/system.reflection.emit.opcodes.calli'>calli</a>를 이용하는 것을 볼 수 있습니다. 
 
<pre style='margin: 10px 0px 10px 10px; padding: 10px 0px 10px 10px; background-color: #fbedbb; overflow: auto; font-family: Consolas, Verdana;' >
IL_0097: ldloc.s sleepExFunc
IL_0099: stloc.s 8
IL_009B: ldc.i4 2000
IL_00A0: ldc.i4.0
IL_00A1: ldloc.s 8
IL_00A3: calli int (int32, bool)
</pre>
 
보는 바와 같이 전체적으로 구문도 간단해졌고, 성능을 높일 수 있는 방식으로 바뀌었습니다. 
 
<hr style='width: 50%' /> 
 
C# 9.0의 함수 포인터 구문(delegate*)은 이렇게 관리/비관리 함수를 호출할 수 있는 구문을 제공하는데, 기본적으로 아무런 옵션을 지정하지 않으면, 
 
<pre style='margin: 10px 0px 10px 10px; padding: 10px 0px 10px 10px; background-color: #fbedbb; overflow: auto; font-family: Consolas, Verdana;' >
delegate*&lt;int, int, int&gt; p1 = null;
</pre>
 
이것은 managed 형식과 동일합니다. 
 
<pre style='margin: 10px 0px 10px 10px; padding: 10px 0px 10px 10px; background-color: #fbedbb; overflow: auto; font-family: Consolas, Verdana;' >
delegate* managed&lt;int, int, int&gt; p1 = null;
</pre>
 
비관리 함수 포인터 구문으로 넘어오면 약간 복잡해지는데, 호출 규약에 따라 cdecl, thiscall, stdcall로 나뉘므로, 
 
<pre style='margin: 10px 0px 10px 10px; padding: 10px 0px 10px 10px; background-color: #fbedbb; overflow: auto; font-family: Consolas, Verdana;' >
// C# 9.0 RC
// delegate* stdcall&lt;int, int, int&gt; p3 = null;
// delegate* thiscall&lt;int, int, int&gt; p4 = null;
// delegate* cdecl&lt;int, int, int&gt; p5 = null;

// C# 9.0 정식 버전
delegate* unmanaged[Stdcall]&lt;int, int, int&gt; p3 = null;
delegate* unmanaged[Thiscall]&lt;int, int, int&gt; p4 = null;
delegate* unmanaged[Cdecl]&lt;int, int, int&gt; p5 = null;
delegate* unmanaged[Fastcall]&lt;int, int, int&gt; p6 = null;
</pre>
 
대상 함수의 호출 규약을 파악해 맞춰주시면 됩니다. 
 
(<a target='tab' href='https://www.sysnet.pe.kr/bbs/DownloadAttachment.aspx?fid=1640&boardid=331301885'>cs9_function_pointer_sample.zip 파일은 위에서 설명한 예제 코드를 포함</a>합니다.) 
 
<hr style='width: 50%' /> 
 
참고로, calli에 대해서는 예전에도 한 번 소개한 적이 있습니다. 
 
<pre style='margin: 10px 0px 10px 10px; padding: 10px 0px 10px 10px; background-color: #fbedbb; overflow: auto; font-family: Consolas, Verdana;' >
OpenCover 코드 커버리지 도구의 동작방식을 통해 살펴보는 Calli IL 코드 사용법
; <a target='tab' href='https://www.sysnet.pe.kr/2/0/2882'>https://www.sysnet.pe.kr/2/0/2882</a>
</pre>
 
물론, C# 언어의 기본 문법만으로는 이런 호출이 불가능하고 단지 IL 수준에서 그 호출 형태를 살펴볼 수 있습니다. 
 
<pre style='margin: 10px 0px 10px 10px; padding: 10px 0px 10px 10px; background-color: #fbedbb; overflow: auto; font-family: Consolas, Verdana;' >
L_0000: /* 02 */ ldarg.0 // 함수에 전달하는 인자 1개
L_0001: /* 21 */ ldc.i8 0x7ffa4f745ad0 // 함수의 주소
L_000a: /* 29 */ calli 0x11000eaf // 함수의 signature를 담고 있는 메타데이터 토큰
</pre>
 
위의 calli 사용은, 함수의 signature가 "0x11000eaf"로 식별되는 "0x7ffa4f745ad0" 주소의 함수를 호출하는 것을 보여줍니다. (그리고 "ldarg.0" 하나만 있는 걸로 봐서 해당 함수는 인자를 하나만 요구하는 것을 짐작게 합니다.) 
 
C# 8.0 이전의 기본 문법으로는 calli 호출을 할 수 없지만, <a target='tab' href='https://learn.microsoft.com/en-us/dotnet/api/system.reflection.emit.dynamicmethod?view=netcore-3.1'>DynamicMethod</a>를 이용한다면 calli 호출의 동적 메서드를 런타임에 만들 수 있습니다. 이에 대한 예제를 다음에서 찾아볼 수 있는데요, 
 
<pre style='margin: 10px 0px 10px 10px; padding: 10px 0px 10px 10px; background-color: #fbedbb; overflow: auto; font-family: Consolas, Verdana;' >
calli IL 호출이 DllImport 호출보다 빠를까요?
; <a target='tab' href='https://www.sysnet.pe.kr/2/0/10808'>https://www.sysnet.pe.kr/2/0/10808</a>
</pre>
 
<pre style='margin: 10px 0px 10px 10px; padding: 10px 0px 10px 10px; background-color: #fbedbb; overflow: auto; font-family: Consolas, Verdana;' >
public class Class1
{
 [DllImport("Win32Project1.dll", EntryPoint = "fnWin32Project1")]
 static extern long GetThisThreadId32();

static GetThisThreadIdDelegate _GetThisThreadIdMethod = null;
    delegate int GetThisThreadIdDelegate();

static Class1()
    {
        long result = 0;

if (_GetThisThreadIdMethod == null)
        {
            if (IntPtr.Size == 4)
            {
                result = GetThisThreadId32(); // result == C++ DLL에서 반환하는 GetCurrentThreadId Win23 API의 주소
            }

var type = typeof(Class1);
            DynamicMethod dynamicMethod = new DynamicMethod("", typeof(int), Type.EmptyTypes, type, true);

var iLGenerator = dynamicMethod.GetILGenerator();

if (IntPtr.Size == 4)
            {
                iLGenerator.Emit(OpCodes.Ldc_I4, (int)result);
            }
            else
            {
                iLGenerator.Emit(OpCodes.Ldc_I8, result);
            }

iLGenerator.EmitCalli(OpCodes.Calli, CallingConvention.StdCall, typeof(int), Type.EmptyTypes);
            iLGenerator.Emit(OpCodes.Ret);

GetThisThreadIdDelegate tempDelegate = dynamicMethod.CreateDelegate(typeof(GetThisThreadIdDelegate)) as GetThisThreadIdDelegate;
 _GetThisThreadIdMethod = tempDelegate;
 }
 }
}
</pre>
 
꽤나 복잡한 저 절차를 이제 C# 9의 Function Pointer 구문에 따라 다음과 같이 간단하게 표현할 수 있습니다. 
 
<pre style='margin: 10px 0px 10px 10px; padding: 10px 0px 10px 10px; background-color: #fbedbb; overflow: auto; font-family: Consolas, Verdana;' >
public unsafe class Class1
{
 static Class1()
 {
 if (_pFunc == null)
 {
 // C# 9.0 RC
 // _pFunc = (delegate* stdcall&lt;int&gt;)GetThisThreadId32();

// C# 9.0 정식 버전
 _pFunc = (delegate* unmanaged[Stdcall]&lt;int&gt;)GetThisThreadId32();
 }
 }

[DllImport("Win32Project1.dll", EntryPoint = "fnWin32Project1")]
    static extern long GetThisThreadId32();

// C# 9.0 RC
    // static delegate* stdcall&lt;int&gt; _pFunc;

// C# 9.0 정식 버전
 static delegate* unmanaged[Stdcall]&lt;int&gt; _pFunc;
}
</pre>
 
또한, 위의 글에서 테스트했던 성능보다 더 향상된 것을 확인할 수 있습니다. 
 
<pre style='margin: 10px 0px 10px 10px; padding: 10px 0px 10px 10px; background-color: #fbedbb; overflow: auto; font-family: Consolas, Verdana;' >
// x86 Release 빌드로 테스트 (낮을수록 좋음)

Calli : 598
BCL : 1386
DllImport : 1274

Calli : 606
BCL : 1447
DllImport : 1565

Calli : 591
BCL : 1340
DllImport : 1241
</pre>
 
왜냐하면 (동일한 calli 호출이지만) DynamicMethod로 만든 경우 호출을 MulticastDelegate를 경유하는 반면, C# 9의 Function Pointer는 그 오버헤드도 없어졌기 때문입니다. 
 
(<a target='tab' href='https://www.sysnet.pe.kr/bbs/DownloadAttachment.aspx?fid=1639&boardid=331301885'>cs9_function_pointer_perf.zip 파일은 성능 테스트 예제 코드를 포함</a>합니다.)

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

</div>

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1087 (왼쪽의 숫자를 입력해야 합니다.)