Microsoft MVP성태의 닷넷 이야기
.NET Framework: 995. C# - Span<T>와 Memory<T> [링크 복사], [링크+제목 복사]
조회: 12762
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)
13324정성태4/17/20234257.NET Framework: 2108. C# - Octave의 "save -binary ..."로 생성한 바이너리 파일 분석파일 다운로드1
13323정성태4/16/20234150개발 환경 구성: 677. Octave에서 Excel read/write를 위한 io 패키지 설치
13322정성태4/15/20234947VS.NET IDE: 182. Visual Studio - 32비트로만 빌드된 ActiveX와 작업해야 한다면?
13321정성태4/14/20233748개발 환경 구성: 676. WSL/Linux Octave - Python 스크립트 연동
13320정성태4/13/20233747개발 환경 구성: 675. Windows Octave 8.1.0 - Python 스크립트 연동
13319정성태4/12/20234206개발 환경 구성: 674. WSL 2 환경에서 GNU Octave 설치
13318정성태4/11/20234016개발 환경 구성: 673. JetBrains IDE에서 "Squash Commits..." 메뉴가 비활성화된 경우
13317정성태4/11/20234169오류 유형: 855. WSL 2 Ubuntu 20.04 - error: cannot communicate with server: Post http://localhost/v2/snaps/...
13316정성태4/10/20233495오류 유형: 854. docker-compose 시 "json.decoder.JSONDecodeError: Expecting value: line 1 column 1 (char 0)" 오류 발생
13315정성태4/10/20233689Windows: 245. Win32 - 시간 만료를 갖는 컨텍스트 메뉴와 윈도우 메시지의 영역별 정의파일 다운로드1
13314정성태4/9/20233767개발 환경 구성: 672. DosBox를 이용한 Turbo C, Windows 3.1 설치
13313정성태4/9/20233860개발 환경 구성: 671. Hyper-V VM에 Turbo C 2.0 설치 [2]
13312정성태4/8/20233830Windows: 244. Win32 - 시간 만료를 갖는 MessageBox 대화창 구현 (개선된 버전)파일 다운로드1
13311정성태4/7/20234330C/C++: 163. Visual Studio 2022 - DirectShow 예제 컴파일(WAV Dest)
13310정성태4/6/20233890C/C++: 162. Visual Studio - /NODEFAULTLIB 옵션 설정 후 수동으로 추가해야 할 library
13309정성태4/5/20234058.NET Framework: 2107. .NET 6+ FileStream의 구조 변화
13308정성태4/4/20233951스크립트: 47. 파이썬의 time.time() 실숫값을 GoLang / C#에서 사용하는 방법
13307정성태4/4/20233734.NET Framework: 2106. C# - .NET Core/5+ 환경의 Windows Forms 응용 프로그램에서 HINSTANCE 구하는 방법
13306정성태4/3/20233571Windows: 243. Win32 - 윈도우(cbWndExtra) 및 윈도우 클래스(cbClsExtra) 저장소 사용 방법
13305정성태4/1/20233921Windows: 242. Win32 - 시간 만료를 갖는 MessageBox 대화창 구현 (쉬운 버전)파일 다운로드1
13304정성태3/31/20234281VS.NET IDE: 181. Visual Studio - C/C++ 프로젝트에 application manifest 적용하는 방법
13303정성태3/30/20233592Windows: 241. 환경 변수 %PATH%에 DLL을 찾는 규칙
13302정성태3/30/20234226Windows: 240. RDP 환경에서 바뀌는 %TEMP% 디렉터리 경로
13301정성태3/29/20234336Windows: 239. C/C++ - Windows 10 Version 1607부터 지원하는 /DEPENDENTLOADFLAG 옵션파일 다운로드1
13300정성태3/28/20233961Windows: 238. Win32 - Modal UI 창에 올바른 Owner(HWND)를 설정해야 하는 이유
13299정성태3/27/20233737Windows: 237. Win32 - 모든 메시지 루프를 탈출하는 WM_QUIT 메시지
1  2  3  4  5  6  7  8  9  10  11  [12]  13  14  15  ...