C# - static 필드의 정보가 GC Heap에 저장될까요?
아래의 질문에서,
C# 정적 클래스
; https://forum.dotnetdev.kr/t/c/156
다른 건 그냥 넘어가고, static 필드의 값이 과연 어디에 저장되느냐... 하는 것이 다소 흥미로울 수 있습니다. 사실 이에 대해서는 예전 글에서,
windbg - 닷넷 메모리 덤프에서 정적(static) 필드 값을 조사하는 방법
; https://www.sysnet.pe.kr/2/0/11487
이미 유사하게 다뤘습니다. 그래도 ^^ 이참에 전용 주제로 한 번 다뤄보도록 하겠습니다.
실습을 위해 다음과 같이 간단한 코드를 작성해 보고,
using System;
class Program
{
static void Main(string[] args)
{
Console.WriteLine("Press any key to continue...");
Console.ReadLine();
AccessField();
Console.WriteLine("Press any key to exit...");
Console.ReadLine();
}
private unsafe static void AccessField()
{
Console.WriteLine(MyClass.Age);
fixed (int* ptr = &(MyClass.Age))
{
IntPtr addr = new IntPtr(ptr);
Console.WriteLine("0x" + addr.ToInt64().ToString("x"));
}
}
}
public class MyClass
{
static public int Age = 5;
static public string Name = "tester";}
}
실행 후, 첫 번째 Console.ReadLine에 멈췄을 때 windbg로 연결합니다. 당연히 지금 시점에는 MyClass의 어떠한 인스턴스도 new를 하지 않았으므로 GC Heap에는 MyClass 타입과 관련한 정보를 찾을 수 없습니다.
0:000> !dumpheap -type MyClass
Address MT Size
Statistics:
MT Count TotalSize Class Name
Total 0 objects
게다가 Type 정보 자체도 아직 메모리에 로드하지 않았음을 !name2ee 명령어 실행 결과로 알 수 있습니다.
0:000> !name2ee ConsoleApp1!MyClass
Module: 00007ff916485158
Assembly: ConsoleApp1.exe
Token: 0000000002000003
MethodTable: <not loaded yet>
EEClass: <not loaded yet>
Name: MyClass
자, 그럼 계속 진행하기 위해 'g' 키를 누르고 MyClass.Age 필드를 접근하기 위해 enter 키를 한 번 누르면 화면에는 이런 식으로 출력이 됩니다.
Press any key to continue...
5
0x7ff9164857ec
Press any key to exit...
당연히 이 시점에는 정적 생성자도 호출이 되었고, (두 번째 Console.ReadLine 덕분에) 다시 windbg로 검사를 해보면,
0:008> !name2ee ConsoleApp1!MyClass
Module: 00007ff916485158
Assembly: ConsoleApp1.exe
Token: 0000000002000003
MethodTable: 00007ff916485b20
EEClass: 00007ff916482868
Name: MyClass
이렇게 타입 정보가 로드된 것을 확인할 수 있습니다. 그리고 Age와 Name 필드의 값은 !dumpclass 명령어로 확인할 수 있습니다.
0:008> !dumpclass 00007ff916482868
Class Name: MyClass
mdToken: 0000000002000003
File: C:\temp\ConsoleApp1\ConsoleApp1\bin\Debug\ConsoleApp1.exe
Parent Class: 00007ff9739d2f68
Module: 00007ff916485158
Method Table: 00007ff916485b20
Vtable Slots: 4
Total Method Slots: 6
Class Attributes: 100001
Transparency: Critical
NumInstanceFields: 0
NumStaticFields: 2
MT Field Offset Type VT Attr Value Name
00007ff9739f85a0 4000001 3c System.Int32 1 static 5 Age
00007ff9739f59c0 4000002 8 System.String 0 static 00000000024a77c8 Name
보는 바와 같이 Age == 5, Name == 00000000024a77c8로 Age의 경우 값 타입이므로 그 값을 그대로 들고 있으며, Name의 경우에는 참조 타입이므로 (string 데이터 자체는 GC Heap에 담겨 있지만) 데이터가 위치한 GC Heap의 주솟값을 들고 있게 됩니다.
그런데, 저걸 보고 왜? static 필드 값이 GC Heap에 보관돼 있지 않다고 말할 수 있는 걸까요?
이것은, GC Heap의 주소 영역을 덤프해 보면 알 수 있습니다.
windbg로 살펴보는 GC heap의 Segment 구조
; https://www.sysnet.pe.kr/2/0/11446
0:008> !eeheap -gc
Number of GC Heaps: 1
generation 0 starts at 0x00000000024a1030
generation 1 starts at 0x00000000024a1018
generation 2 starts at 0x00000000024a1000
ephemeral segment allocation context: none
segment begin allocated size
00000000024a0000 00000000024a1000 00000000024a7fe8 0x6fe8(28648)
Large object heap starts at 0x00000000124a1000
segment begin allocated size
00000000124a0000 00000000124a1000 00000000124a9a90 0x8a90(35472)
Total Size: Size: 0xfa78 (64120) bytes.
------------------------------
GC Heap Size: Size: 0xfa78 (64120) bytes.
보는 바와 같이 Age 필드의 주솟값은 저 GC Heap의 SOH, LOH 어느 힙에도 속해 있지 않습니다. 반면, MyClass의 Name 필드가 담고 있는 00000000024a77c8 주솟값은 SOH 세그먼트 영역(00000000024a0000 ~ 00000000024a7fe8) 안을 가리키고 있습니다. (즉, string 데이터 자체는 GC Heap에 담겨 있습니다.)
또한 이것은 (당연하겠지만) 스레드의 stack 영역도 아닙니다.
0:000> ? @rsp
Evaluate expression: 5499480 = 00000000`0053ea58
그런데, 위의 결과에서 이상한 점이 있습니다. 저는 지금까지, static 필드의 값이 EEClass나 MethodTable 정보 영역에 보관돼 있다고 짐작하고 있었는데 이번 실습을 하면서 그 가정이 깨졌습니다.
위에서 실습한 대로, !dumpclass의 출력 결과에 보면 분명히 "Offset" 값이 있는데 Age 필드의 주솟값을 기준으로 역추적해 보면,
0:008> ? 0x7ff9164857ec - 0x3c
Evaluate expression: 140707797424048 = 00007ff9`164857b0
나오는 이 영역이 이상합니다. 다른 출력 결과와 비교해도 분명히 MethodTable도 아니고, EEClass도 아닙니다. 게다가 더 이상한 건, Name 필드에 대한 offset 값이 0x08이고 담고 있는 값이 00000000024a77c8이므로 00007ff9`164857b0 주솟값에서 +08 위치에는 값이 보여야 하는데, 00007ff9`164857b0 앞/뒤로 덤프한 결과에는 해당 값이 나타나지 않았습니다.
00007ff9`16485678 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000
00007ff9`16485690 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000
00007ff9`164856a8 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000
00007ff9`164856c0 164857b8 00007ff9 00000001 00000000 16485798 00007ff9
00007ff9`164856d8 00000000 00000000 00000003 00000001 00000000 00000038
00007ff9`164856f0 0000001b 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000
00007ff9`16485708 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000
00007ff9`16485720 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000
00007ff9`16485738 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000
00007ff9`16485750 00000000 00000000 00000000 00000000 164826e8 00007ff9
00007ff9`16485768 00000001 00000000 00000000 00000000 00772110 00000000
00007ff9`16485780 00000001 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000
00007ff9`16485798 00000000 00000033 00000000 00000033 00000000 00000034
00007ff9`164857b0 00000008 00000038 007946c0 00000000 00000000 00000000
00007ff9`164857c8 00000000 00000000 00000000 00000000 124a5ae8 00000000
00007ff9`164857e0 00000001 00000000 00050000 00000005 76305b88 00007ff9
00007ff9`164857f8 00000001 00000000 164858e0 00007ff9 00000000 00000000
00007ff9`16485810 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000
00007ff9`16485828 164858d0 00007ff9 00776d40 00000000 00000000 00000000
00007ff9`16485840 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000
00007ff9`16485858 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000
00007ff9`16485870 00000000 00000000 00000000 00000000 00737230 00000000
00007ff9`16485888 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000
00007ff9`164858a0 00000004 00000000 00000000 00000000 007945a0 00000000
00007ff9`164858b8 007946c0 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000
00007ff9`164858d0 736e6f43 41656c6f 00317070 00000000 00000000 00000000
00007ff9`164858e8 00000000 00000000 124a5af0 00000000 00000000 00000000
00007ff9`16485900 76305b88 00007ff9 00000004 00000000 16485a00 00007ff9
그러니까... 아마도 저 offset 값이 static 필드의 값을 담고 있는 주솟값에 대한 의미는 아닌 듯합니다. 가만 생각해 보면 static 필드는 AppDomain 별로 분리되므로 전역적으로 단일 저장소에 있다고도 볼 수 없습니다. 다행히 이와 관련해 검색해 보면 다음과 같은 훌륭한 글이 나옵니다. ^^
RVA Static Fields
; https://iobservable.net/blog/2013/03/03/rva-static-fields/
언제 기회 되면 저 글을 보면서 offset 값의 의미를 파악해봐야겠습니다. ^^
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