Microsoft MVP성태의 닷넷 이야기
.NET Framework: 995. C# - Span<T>와 Memory<T> [링크 복사], [링크+제목 복사],
조회: 22090
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

... 121  122  123  124  125  126  127  128  129  130  131  132  133  [134]  135  ...
NoWriterDateCnt.TitleFile(s)
1704정성태7/2/201421640.NET Framework: 447. w3wp.exe AppPool 재생(recycle)하는 방법 정리
1703정성태7/2/201422482.NET Framework: 446. Assembly.Load를 이용해 GAC에 등록된 어셈블리를 로드하는 방법 [1]파일 다운로드1
1702정성태6/23/201422241Phone: 11. Xamarin.Forms - 2. XAML을 이용한 페이지 개발파일 다운로드1
1701정성태6/23/201434409개발 환경 구성: 229. .NET Reflector + Reflexil 도구를 이용해 DLL 코드 변경 [4]
1700정성태6/23/201421283VS.NET IDE: 89. Visual Studio에서 기본 제공되는 성능 프로파일 [2]
1699정성태6/22/201424079Phone: 10. Xamarin.Forms - 1. Forms 시작하기 [2]파일 다운로드1
1698정성태6/22/201426063.NET Framework: 445. [부연 설명] 쉬운 C# 코드를 어럽게 이해하기 [2]
1697정성태6/22/201421334VS.NET IDE: 88. Visual Studio에서 직접 컴파일하는 IL 언어 확장 도구 - IL Support
1696정성태6/22/201421158.NET Framework: 444. clojure와 C#을 통해 이해하는 Sequence와 Vector 형식의 차이점 [1]
1695정성태6/21/201420176개발 환경 구성: 228. PowerShell ISE에서 (입력 기능이 있는) 콘솔 응용 프로그램을 시작하는 방법
1694정성태6/21/201421328개발 환경 구성: 227. 닷넷 용 ClojureCLR 개발환경 설정
1693정성태6/20/201421650개발 환경 구성: 226. Clojure 언어의 윈도우 개발환경 설정
1692정성태6/19/201432241오류 유형: 231. Visual Studio 2013 한글 버전 설치 오류 - The form specified for the subject is not one supported or known by the specified trust provider
1691정성태6/18/201427453개발 환경 구성: 225. 유닉스 계열의 tail 명령어가 제공되는 PowerShell [1]
1690정성태6/18/201430240개발 환경 구성: 224. DirectShow 예제 구하는 방법 [3]
1689정성태6/18/201427084오류 유형: 230. C++ 가변 인자 사용시 va_start 파라미터 전달 방법 [2]
1688정성태6/15/201420625오류 유형: 229. 갤럭시 노트 3 환경에서 Xamarin 앱 배포 충돌
1687정성태6/15/201426651개발 환경 구성: 223. PowerShell로 Visual Studio 빌드 스크립트 작성파일 다운로드1
1686정성태6/12/201424337Windows: 96. 윈도우 8 - 그림 암호를 이용해 로그인 시 지연 현상을 해결하는 방법 [1]
1685정성태6/10/201431110.NET Framework: 443. 자바 8과 C#의 람다(Lambda) 지원에 대한 비교 [12]
1684정성태6/9/201441276.NET Framework: 442. C# - 시스템의 CPU 사용량 및 프로세스(EXE)의 CPU 사용량 알아내는 방법 [5]파일 다운로드1
1683정성태6/2/201420831오류 유형: 228. CLR4 보안 - yield 구문 내에서 SecurityCritical 메서드 사용 불가 [2]파일 다운로드1
1682정성태6/1/201426054.NET Framework: 441. .NET CLR4 보안 모델 - 3. CLR4 보안 모델에서의 APTCA 역할파일 다운로드2
1681정성태6/1/201421914.NET Framework: 440. .NET CLR4 보안 모델 - 2. 샌드박스(Sandbox)을 이용한 보안 [2]파일 다운로드1
1680정성태6/1/201421392.NET Framework: 439. .NET CLR4 보안 모델 - 1. "Security Level 2"란?파일 다운로드1
1679정성태5/31/201420524.NET Framework: 438. .NET CLR2 보안 모델에서의 APTCA 역할파일 다운로드1
... 121  122  123  124  125  126  127  128  129  130  131  132  133  [134]  135  ...