Microsoft MVP성태의 닷넷 이야기
.NET Framework: 995. C# - Span<T>와 Memory<T> [링크 복사], [링크+제목 복사],
조회: 22071
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

... 76  77  78  [79]  80  81  82  83  84  85  86  87  88  89  90  ...
NoWriterDateCnt.TitleFile(s)
11961정성태6/27/201917863Graphics: 37. C# - PLplot - 출력 모음(Family File Output)
11960정성태6/27/201918953Graphics: 36. C# - PLplot의 16색 이상을 표현하는 방법과 subpage를 이용한 그리드 맵 표현
11959정성태6/27/201920119Graphics: 35. matplotlib와 PLplot의 한글 처리
11958정성태6/25/201924653Linux: 18. C# - .NET Core Console로 리눅스 daemon 프로그램 만드는 방법 [6]
11957정성태6/24/201922972Windows: 160. WMI 쿼리를 명령행에서 간단하게 수행하는 wmic.exe [2]
11956정성태6/24/201921490Linux: 17. CentOS 7에서 .NET Core Web App 실행 환경 구성 [1]
11955정성태6/20/201919798Math: 60. C# - 로지스틱 회귀를 이용한 분류파일 다운로드1
11954정성태6/20/201918548오류 유형: 550. scp - sudo: no tty present and no askpass program specified
11953정성태6/20/201916759오류 유형: 549. The library 'libhostpolicy.so' required to execute the application was not found in '...'
11952정성태6/20/201917433Linux: 16. 우분투, Centos의 Netbios 호스트 이름 풀이 방법
11951정성태6/20/201920615오류 유형: 548. scp 연결 시 "Permission denied" 오류 및 "WARNING: REMOTE HOST IDENTIFICATION HAS CHANGED!" 경고
11950정성태6/18/201920828.NET Framework: 845. C# - 윈도우 작업 관리자와 리소스 모니터의 메모리 값을 구하는 방법
11949정성태6/18/201916160오류 유형: 547. CoreCLR Profiler 예제 프로젝트 빌드 시 컴파일 오류 유형
11948정성태6/17/201918585Linux: 15. 리눅스 환경의 Visual Studio Code에서 TFS 서버 연동
11947정성태6/17/201920312Linux: 14. 리눅스 환경에서 TFS 서버 연동
11946정성태6/17/201921286개발 환경 구성: 445. C# - MathNet으로 정규 분포를 따르는 데이터를 생성, PLplot으로 Histogram 표현파일 다운로드1
11945정성태6/17/201919045Linux: 13. node.js에서 syslog로 출력하는 방법
11944정성태6/16/201925397Linux: 12. Ubuntu 16.04/18.04에서 node.js 최신 버전 설치 방법
11943정성태6/15/201918652.NET Framework: 844. C# - 박싱과 언박싱 [1]
11942정성태6/13/201924860개발 환경 구성: 444. 로컬의 Visual Studio Code로 원격 리눅스 머신에 접속해 개발하는 방법 [1]
11941정성태6/13/201917540오류 유형: 546. "message NETSDK1057: You are using a preview version of .NET Core" 빌드 경고 없애는 방법
11940정성태6/13/201917809개발 환경 구성: 443. Visual Studio의 Connection Manager 기능(Remote SSH 관리)을 위한 명령행 도구파일 다운로드1
11939정성태6/13/201916564오류 유형: 545. Managed Debugging Assistant 'FatalExecutionEngineError'
11938정성태6/12/201919107Math: 59. C# - 웨이트 벡터 갱신식을 이용한 퍼셉트론 분류파일 다운로드1
11937정성태6/11/201925450개발 환경 구성: 442. .NET Core 3.0 preview 5를 이용해 Windows Forms/WPF 응용 프로그램 개발 [1]
11936정성태6/10/201918398Math: 58. C# - 최소 자승법의 1차, 2차 수렴 그래프 변화 확인 [2]파일 다운로드1
... 76  77  78  [79]  80  81  82  83  84  85  86  87  88  89  90  ...