Microsoft MVP성태의 닷넷 이야기
.NET Framework: 995. C# - Span<T>와 Memory<T> [링크 복사], [링크+제목 복사],
조회: 21915
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)
11760정성태10/24/201816754개발 환경 구성: 418. Azure - Runbook 내에서 또 다른 Runbook 스크립트를 실행
11759정성태10/24/201818339개발 환경 구성: 417. Azure - Runbook에서 사용할 수 있는 다양한 메서드를 위한 부가 Module 추가
11758정성태10/23/201820653.NET Framework: 800. C# - Azure REST API 사용을 위한 인증 획득 [3]파일 다운로드1
11757정성태10/19/201817125개발 환경 구성: 416. Visual Studio 2017을 이용한 아두이노 프로그램 개발(및 디버깅)
11756정성태10/19/201820383오류 유형: 500. Visual Studio Code의 아두이노 프로그램 개발 시 인텔리센스가 안 된다면?
11755정성태10/19/201821430오류 유형: 499. Visual Studio Code extension for Arduino - #include errors detected. [1]
11754정성태10/19/201818243개발 환경 구성: 415. Visual Studio Code를 이용한 아두이노 프로그램 개발 - 새 프로젝트
11753정성태10/19/201825686개발 환경 구성: 414. Visual Studio Code를 이용한 아두이노 프로그램 개발
11752정성태10/18/201818294오류 유형: 498. SQL 서버 - Database source is not a supported version of SQL Server
11751정성태10/18/201818514오류 유형: 497. Visual Studio 실행 시 그래픽이 투명해진다거나, 깨진다면?
11750정성태10/18/201816857오류 유형: 496. 비주얼 스튜디오 - One or more projects in the solution were not loaded correctly.
11749정성태10/18/201818938개발 환경 구성: 413. 비주얼 스튜디오에서 작성한 프로그램을 빌드하는 가장 쉬운 방법
11748정성태10/18/201819168개발 환경 구성: 412. Arduino IDE를 Store App으로 설치한 경우 컴파일만 되고 배포가 안 되는 문제
11747정성태10/17/201819846.NET Framework: 799. C# - DLL에도 EXE처럼 Main 메서드를 넣어 실행할 수 있도록 만드는 방법파일 다운로드1
11746정성태10/15/201819405개발 환경 구성: 411. Bitvise SSH Client의 인증서 모드에서 자동 로그인 방법파일 다운로드1
11745정성태10/15/201817246오류 유형: 495. TFS 파일/폴더 삭제 - The item [...] could not be found in your workspace, or you do not have permission to access it.
11744정성태10/15/201818096개발 환경 구성: 410. msbuild로 .pubxml 설정에 따른 배포 파일을 만드는 방법
11743정성태10/15/201819283웹: 37. Bootstrap의 dl/dt/dd 조합에서 문자열이 잘리지 않도록 CSS 설정
11742정성태10/15/201825103스크립트: 13. 윈도우 배치(Batch) 스크립트에서 날짜/시간 문자열을 구하는 방법
11741정성태10/15/201818916Phone: 13. Android - LinearLayout 간략 설명
11740정성태10/15/201820895사물인터넷: 51. Synology NAS(DS216+II)를 이용한 원격 컴퓨터의 전원 스위치 제어
11739정성태10/15/201822563Windows: 151. 윈도우 10의 전원 관리가 "균형 조정(Balanced)"으로 바뀌는 문제
11738정성태10/15/201820823오류 유형: 494. docker - 윈도우에서 실행 시 "unknown shorthand flag" 오류 [1]
11737정성태10/13/201816737오류 유형: 493. Azure Kudu - There are ... items in this directory, but maxViewItems is set to 299
11736정성태10/12/201818358오류 유형: 492. Visual Studio 로딩 시 오류 - The 'Scc Display Information' package did not load correctly.
11735정성태10/12/201824131VS.NET IDE: 129. Visual Studio - 특정 문자(열)를 개행 문자로 바꾸는 방법
... 76  77  78  79  80  81  82  83  84  85  86  [87]  88  89  90  ...