Microsoft MVP성태의 닷넷 이야기
.NET Framework: 995. C# - Span<T>와 Memory<T> [링크 복사], [링크+제목 복사],
조회: 21801
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

... [61]  62  63  64  65  66  67  68  69  70  71  72  73  74  75  ...
NoWriterDateCnt.TitleFile(s)
12410정성태11/12/202017531디버깅 기술: 174. windbg - System.TypeLoadException 예외 분석 사례
12409정성태11/12/202019368.NET Framework: 968. C# 9.0의 Function pointer를 이용한 함수 주소 구하는 방법파일 다운로드1
12408정성태11/9/202034630도서: 시작하세요! C# 9.0 프로그래밍 [8]
12407정성태11/9/202019731.NET Framework: 967. "clr!JIT_DbgIsJustMyCode" 호출이 뭘까요?
12406정성태11/8/202020703.NET Framework: 966. C# 9.0 - (15) 최상위 문(Top-level statements) [5]파일 다운로드1
12405정성태11/8/202018562.NET Framework: 965. C# 9.0 - (14) 부분 메서드에 대한 새로운 기능(New features for partial methods)파일 다운로드1
12404정성태11/7/202019190.NET Framework: 964. C# 9.0 - (13) 모듈 이니셜라이저(Module initializers)파일 다운로드1
12403정성태11/7/202018092.NET Framework: 963. C# 9.0 - (12) foreach 루프에 대한 GetEnumerator 확장 메서드 지원(Extension GetEnumerator)파일 다운로드1
12402정성태11/7/202019566.NET Framework: 962. C# 9.0 - (11) 공변 반환 형식(Covariant return types) [1]파일 다운로드1
12401정성태11/5/202018860VS.NET IDE: 153. 닷넷 응용 프로그램에서의 "My Code" 범위와 "Enable Just My Code"의 역할 [1]
12400정성태11/5/202015087오류 유형: 679. Visual Studio - "Source Not Found" 창에 "Decompile source code" 링크가 없는 경우
12399정성태11/5/202018610.NET Framework: 961. C# 9.0 - (10) 대상으로 형식화된 조건식(Target-typed conditional expressions)파일 다운로드1
12398정성태11/4/202018112오류 유형: 678. Windows Server 2008 R2 환경에서 Powershell을 psexec로 원격 실행할 때 hang이 발생하는 문제
12397정성태11/4/202018130.NET Framework: 960. C# - 조건 연산자(?:)를 사용하는 경우 달라지는 메서드 선택 사례파일 다운로드1
12396정성태11/3/202015171VS.NET IDE: 152. Visual Studio - "Tools" / "External Tools..."에 등록된 외부 명령어에 대한 단축키 설정 방법
12395정성태11/3/202017937오류 유형: 677. SSMS로 DB 접근 시 The server principal "..." is not able to access the database "..." under the current security context.
12394정성태11/3/202015567오류 유형: 676. cacls - The Recycle Bin on ... is corrupted. Do you want to empty the Recycle Bin for this drive?
12393정성태11/3/202015238오류 유형: 675. Visual Studio - 닷넷 응용 프로그램 디버깅 시 Disassembly 창에서 BP 설정할 때 "Error while processing breakpoint." 오류
12392정성태11/2/202019778.NET Framework: 959. C# 9.0 - (9) 레코드(Records) [4]파일 다운로드1
12390정성태11/1/202019437디버깅 기술: 173. windbg - System.Configuration.ConfigurationErrorsException 예외 분석 방법
12389정성태11/1/202018553.NET Framework: 958. C# 9.0 - (8) 정적 익명 함수 (static anonymous functions)파일 다운로드1
12388정성태10/29/202017643오류 유형: 674. 어느 순간부터 닷넷 응용 프로그램 실행 시 System.Configuration.ConfigurationErrorsException 예외가 발생한다면?
12387정성태10/28/202018446.NET Framework: 957. C# - static 필드의 정보가 GC Heap에 저장될까요? [3]파일 다운로드1
12386정성태10/28/202019158Linux: 34. 사용자 정보를 함께 출력하는 리눅스의 ps 명령어 사용 방법
12385정성태10/28/202016510오류 유형: 673. openssl - req: No value provided for Subject Attribute CN, skipped
12384정성태10/27/202018829오류 유형: 672. AllowPartiallyTrustedCallers 특성이 적용된 어셈블리의 struct 멤버 메서드를 재정의하면 System.Security.VerificationException 예외 발생
... [61]  62  63  64  65  66  67  68  69  70  71  72  73  74  75  ...