Microsoft MVP성태의 닷넷 이야기
.NET Framework: 995. C# - Span<T>와 Memory<T> [링크 복사], [링크+제목 복사]
조회: 12747
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

1  [2]  3  4  5  6  7  8  9  10  11  12  13  14  15  ...
NoWriterDateCnt.TitleFile(s)
13576정성태3/8/20241543닷넷: 2228. .NET Profiler - IMetaDataEmit2::DefineMethodSpec 사용법
13575정성태3/7/20241676닷넷: 2227. 최신 C# 문법을 .NET Framework 프로젝트에 쓸 수 있을까요?
13574정성태3/6/20241557닷넷: 2226. C# - "Docker Desktop for Windows" Container 환경에서의 IPv6 DualMode 소켓
13573정성태3/5/20241563닷넷: 2225. Windbg - dumasync로 분석하는 async/await 호출
13572정성태3/4/20241641닷넷: 2224. C# - WPF의 Dispatcher Queue로 알아보는 await 호출의 hang 현상파일 다운로드1
13571정성태3/1/20241618닷넷: 2223. C# - await 호출과 WPF의 Dispatcher Queue 동작 확인파일 다운로드1
13570정성태2/29/20241631닷넷: 2222. C# - WPF의 Dispatcher Queue 동작 확인파일 다운로드1
13569정성태2/28/20241545닷넷: 2221. C# - LoadContext, LoadFromContext 그리고 GAC파일 다운로드1
13568정성태2/27/20241606닷넷: 2220. C# - .NET Framework 프로세스의 LoaderOptimization 설정을 확인하는 방법파일 다운로드1
13567정성태2/27/20241617오류 유형: 898. .NET Framework 3.5 이하에서 mscoree.tlb 참조 시 System.BadImageFormatException파일 다운로드1
13566정성태2/27/20241630오류 유형: 897. Windows 7 SDK 설치 시 ".NET Development" 옵션이 비활성으로 선택이 안 되는 경우
13565정성태2/23/20241478닷넷: 2219. .NET CLR2 보안 모델에서의 개별 System.Security.Permissions 제어
13564정성태2/22/20241614Windows: 259. Hyper-V Generation 1 유형의 VM을 Generation 2 유형으로 바꾸는 방법
13563정성태2/21/20241644디버깅 기술: 196. windbg - async/await 비동기인 경우 메모리 덤프 분석의 어려움
13562정성태2/21/20241644오류 유형: 896. ASP.NET - .NET Framework 기본 예제에서 System.Web에 대한 System.IO.FileNotFoundException 예외 발생
13561정성태2/20/20241742닷넷: 2218. C# - (예를 들어, Socket) 비동기 I/O에 대한 await 호출 시 CancellationToken을 이용한 취소파일 다운로드1
13560정성태2/19/20241746디버깅 기술: 195. windbg 분석 사례 - Semaphore 잠금으로 인한 Hang 현상 (닷넷)
13559정성태2/19/20242623오류 유형: 895. ASP.NET - System.Security.SecurityException: 'Requested registry access is not allowed.'
13558정성태2/18/20241819닷넷: 2217. C# - 최댓값이 1인 SemaphoreSlim 보다 Mutex 또는 lock(obj)를 선택하는 것이 나은 이유
13557정성태2/18/20241619Windows: 258. Task Scheduler의 Author 속성 값을 변경하는 방법
13556정성태2/17/20241684Windows: 257. Windows - Symbolic (hard/soft) Link 및 Junction 차이점
13555정성태2/15/20241952닷넷: 2216. C# - SemaphoreSlim 사용 시 주의점
13554정성태2/15/20241708VS.NET IDE: 189. Visual Studio - 닷넷 소스코드 디컴파일 찾기가 안 될 때
13553정성태2/14/20241735닷넷: 2215. windbg - thin/fat lock 없이 동작하는 Monitor.Wait + Pulse
13552정성태2/13/20241685닷넷: 2214. windbg - Monitor.Enter의 thin lock과 fat lock
13551정성태2/12/20242016닷넷: 2213. ASP.NET/Core 웹 응용 프로그램 - 2차 스레드의 예외로 인한 비정상 종료
1  [2]  3  4  5  6  7  8  9  10  11  12  13  14  15  ...