Microsoft MVP성태의 닷넷 이야기
.NET Framework: 995. C# - Span<T>와 Memory<T> [링크 복사], [링크+제목 복사],
조회: 22148
글쓴 사람
정성태 (techsharer at outlook.com)
홈페이지
첨부 파일
(연관된 글이 3개 있습니다.)

C# - Span<T>와 Memory<T>

Span<T>에 대해서는 전에,

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

C# - System.Span<T> 성능
; https://www.sysnet.pe.kr/2/0/11535

소개한 적이 있으니, 이번엔 Memory<T>를

Memory<T> Struct
; https://learn.microsoft.com/en-us/dotnet/api/system.memory-1

추가해 설명하겠습니다. 우선 성능을 볼 텐데, (최소 지원 버전인) .NET Framework 4.5 + Nuget System.Memory 4.5.2로 구성해,

using System;
using System.Diagnostics;

namespace ConsoleApp1
{
    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            Action<int, string, Action<byte[]>, byte[]> action = (loopCount, title, work, arg) =>
            {
                Stopwatch st = new Stopwatch();
                st.Start();

                Random rand = new Random(Environment.TickCount);

                for (int i = 0; i < loopCount; i++)
                {
                    work(arg);
                }

                st.Stop();

                Console.WriteLine(title + " : " + st.ElapsedMilliseconds);
            };

            byte[] buf = new byte[1];

            action(1, "touch-JIT", ForLoop, buf);
            action(1, "touch-JIT", MemoryLoop, buf);
            action(1, "touch-JIT", PtrLoop, buf);

            Console.WriteLine();

            buf = new byte[10000];
            action(100000, "ForLoop", ForLoop, buf);
            action(100000, "MemoryLoop", MemoryLoop, buf);
            action(100000, "PtrLoop", PtrLoop, buf);
        }

        static void ForLoop(byte[] buffer)
        {
            int sum = 0;

            for (int i = 0; i < buffer.Length; i++)
            {
                sum += buffer[i];
            }
        }

        static void MemoryLoop(byte[] buffer)
        {
            Memory<byte> memory = buffer;
            int sum = 0;
            for (int i = 0; i < memory.Length; i++)
            {
                sum += memory.Span[i];
            }
        }

        static unsafe void PtrLoop(byte[] buffer)
        {
            int sum = 0;
            fixed (byte* ptr = buffer)
            {
                for (int i = 0; i < buffer.Length; i++)
                {
                    sum += *(ptr + i);
                }
            }
        }
    }
}

실행하면 이런 결과를 얻습니다.

// .NET 4.5 + Release

ForLoop : 708
MemoryLoop : 6822
PtrLoop : 569

// .NET Core 2.1 + Release

ForLoop : 597
MemoryLoop : 6044
PtrLoop : 466

보다시피 Memory<T>의 성능은 일반적인 배열과 비교해 약 10배 정도 느립니다.




하지만, 그렇다고 해서 Memory<T>에 대해 크게 실망할 필요는 없습니다. 왜냐하면, 사실 Memory<T>.Span 속성은 Span<T> 타입인데 이를 가볍게 캐시만 해서 사용하는 코드로 바꾸면,

static int MemorySpanLoop(byte[] buffer)
{
    Memory<byte> memory = buffer;

    Span<byte> span = memory.Span;
    int sum = 0;
    for (int i = 0; i < span.Length; i++)
    {
        sum += span[i];
    }

    return sum;
}

이번엔 다음과 같은 결과를 확인할 수 있습니다.

// .NET 4.5 + Release

ForLoop : 623
MemoryLoop : 6095
MemorySpanLoop : 907
PtrLoop : 434

// .NET Core 2.1 + Release

ForLoop : 540
MemoryLoop : 10770
MemorySpanLoop : 440
PtrLoop : 428

거의 Span<T>와 다름없는 속도입니다.

(결과에서 유추해 보면, 관리 포인터로 인한 혜택은 (907 - 440) 정도의 속도 차이만 나고, 그 외의 성능 손실은 Memory<T>.Span 속성이 단순히 내부의 변수 하나를 반환하는 것이 아닌, 복잡한 코드를 포함하고 있기 때문에 그것 자체의 메서드 처리가 문제였을 것입니다.)




그나저나, Memory<T> 타입과 Span<T> 타입의 차이점이 뭘까요? "C# 7.2 - Span<T>" 글에서 Span은 "ref struct"이기 때문에 스택에만 생성할 수 있다고 했습니다. 즉, 다른 타입의 필드로 Span<T>를 정의할 수 없습니다. 반면, Memory<T>는 그냥 struct이기 때문에 관리 힙에도 위치할 수 있으므로 Span<T>와 같은 제약이 없습니다.

class MyType
{
    // 컴파일 오류
    // Error CS8345 Field or auto-implemented property cannot be of type 'Span<byte>' unless it is an instance member of a ref struct
    public Span<byte> ByteBuffer;

    // 사용 가능
    public Memory<byte> MemoryBuffer;
}

따라서, 사용 원칙은 간단합니다. 1) 평소에는 성능을 위해 Span<T>를 사용하고, 2) 간혹 해당 버퍼를 다른 타입의 필드로 들고 있어야 할 때 Memory<T>를 사용하다가, 3) 다시 그것을 접근해야 할 때는 Span<T>로 캐시해 사용하는 것입니다.

{
    byte[] buffer = new byte[1000];

    MyType type = new MyType();
    type.MemoryBuffer = buffer; // 필드에 들고 있어야 할 때는 Memory<T>로.

    // 그 필드를 다시 사용해야 할 때는 Span<T>로.
    Span<byte> fastBuf = type.MemoryBuffer.Span;

    for (int i = 0; i < fastBuf.Length; i ++)
    {
        // ... 
    }
}

(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: 2/17/2024]

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
 



2021-01-05 08시56분
정성태

... 91  92  93  94  95  96  97  98  99  100  101  102  [103]  104  105  ...
NoWriterDateCnt.TitleFile(s)
11358정성태11/15/201726680사물인터넷: 9. Visual Studio 2017에서 Raspberry Pi C++ 응용 프로그램 제작 [1]
11357정성태11/15/201727173개발 환경 구성: 336. 윈도우 10 Bash 쉘에서 C++ 컴파일하는 방법
11356정성태11/15/201728753사물인터넷: 8. Raspberry Pi Zero(OTG)를 다른 컴퓨터에 연결해 가상 마우스 + 키보드로 쓰는 방법 [4]
11355정성태11/15/201724505사물인터넷: 7. Raspberry Pi Zero(OTG)를 다른 컴퓨터에 연결해 가상 마우스로 쓰는 방법 [2]파일 다운로드2
11354정성태11/14/201728714사물인터넷: 6. Raspberry Pi Zero(OTG)를 다른 컴퓨터에 연결해 가상 키보드로 쓰는 방법 [8]
11353정성태11/14/201725893사물인터넷: 5. Raspberry Pi Zero(OTG)를 다른 컴퓨터에 연결해 가상 이더넷 카드로 쓰는 방법 [1]
11352정성태11/14/201721973사물인터넷: 4. Samba를 이용해 윈도우와 Raspberry Pi간의 파일 교환 [1]
11351정성태11/7/201725229.NET Framework: 698. C# 컴파일러 대신 직접 구현하는 비동기(async/await) 코드 [6]파일 다운로드1
11350정성태11/1/201721209디버깅 기술: 108. windbg 분석 사례 - Redis 서버로의 호출을 기다리면서 hang 현상 발생
11349정성태10/31/201721696디버깅 기술: 107. windbg - x64 SOS 확장의 !clrstack 명령어가 출력하는 Child SP 값의 의미 [1]파일 다운로드1
11348정성태10/31/201718155디버깅 기술: 106. windbg - x64 역어셈블 코드에서 닷넷 메서드 호출의 인자를 확인하는 방법
11347정성태10/28/201721764오류 유형: 424. Visual Studio - "클래스 다이어그램 보기" 시 "작업을 완료할 수 없습니다. 해당 인터페이스를 지원하지 않습니다." 오류 발생
11346정성태10/25/201718333오류 유형: 423. Windows Server 2003 - The client-side extension could not remove user policy settings for 'Default Domain Policy {...}' (0x8007000d)
11338정성태10/25/201716729.NET Framework: 697. windbg - SOS DumpMT의 "BaseSize", "ComponentSize" 값에 대한 의미파일 다운로드1
11337정성태10/24/201718860.NET Framework: 696. windbg - SOS DumpClass/DumpMT의 "Vtable Slots", "Total Method Slots", "Slots in VTable" 값에 대한 의미파일 다운로드1
11336정성태10/20/201719633.NET Framework: 695. windbg - .NET string의 x86/x64 메모리 할당 구조
11335정성태10/18/201718650.NET Framework: 694. 닷넷 - <Module> 클래스의 용도
11334정성태10/18/201719676디버깅 기술: 105. windbg - k 명령어와 !clrstack을 조합한 호출 스택을 얻는 방법
11333정성태10/17/201718844오류 유형: 422. 윈도우 업데이트 - Code 9C48 Windows update encountered an unknown error.
11332정성태10/17/201719814디버깅 기술: 104. .NET Profiler + 디버거 연결 + .NET Exceptions = cpu high
11331정성태10/16/201718147디버깅 기술: 103. windbg - .NET 4.0 이상의 환경에서 모든 DLL에 대한 심벌 파일을 로드하는 파이썬 스크립트
11330정성태10/16/201717420디버깅 기술: 102. windbg - .NET 4.0 이상의 환경에서 DLL의 심벌 파일 로드 방법 [1]
11329정성태10/15/201721582.NET Framework: 693. C# - 오피스 엑셀 97-2003 .xls 파일에 대해 32비트/64비트 상관없이 접근 방법파일 다운로드1
11328정성태10/15/201724485.NET Framework: 692. C# - 하나의 바이너리로 환경에 맞게 32비트/64비트 EXE를 실행하는 방법파일 다운로드1
11327정성태10/15/201718238.NET Framework: 691. AssemblyName을 .csproj에서 바꾼 경우 빌드 오류 발생하는 문제파일 다운로드1
11326정성태10/15/201718537.NET Framework: 690. coreclr 소스코드로 알아보는 .NET 4.0의 모듈 로딩 함수 [1]
... 91  92  93  94  95  96  97  98  99  100  101  102  [103]  104  105  ...