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x64 환경에서 참조형의 기본 메모리 소비는 얼마나 될까요?

지난 글이 x86 실습으로 한 것이라서,

일반 참조형의 기본 메모리 소비는 얼마나 될까요?
; https://www.sysnet.pe.kr/2/0/1174

.NET Array는 왜 12bytes의 기본 메모리를 점유할까?
; https://www.sysnet.pe.kr/2/0/1173

x64 환경에서 실습하는 분들은 헷갈리는 경우가 있는 듯해서 이번엔 64비트 환경에서 테스트하는 것으로 진행해 보겠습니다.

예제를 위해, 코드는 다음과 같이 작성하고,

namespace ConsoleApplication1
{
    class MyType
    {
    }

    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            MyType inst = new MyType();
            Thread.Sleep(-1);
        }
    }
}

windbg로 확인하면,

0:004> .loadby sos clr

0:000> !name2ee ConsoleApplication1!ConsoleApplication1.MyType
Module:      00007fff789d4148
Assembly:    ConsoleApplication1.exe
Token:       0000000002000002
MethodTable: 00007fff789d5b00
EEClass:     00007fff789d25f8
Name:        ConsoleApplication1.MyType

0:000> !dumpheap -mt 00007fff789d5b00
         Address               MT     Size
0000000003e931b8 00007fff789d5b00       24     

Statistics:
              MT    Count    TotalSize Class Name
00007fff789d5b00        1           24 ConsoleApplication1.MyType
Total 1 objects

0:000> !do 0000000003e931b8 
Name:        ConsoleApplication1.MyType
MethodTable: 00007fff789d5b00
EEClass:     00007fff789d25f8
Size:        24(0x18) bytes
File:        C:\temp\ConsoleApplication1\bin\x64\Debug\ConsoleApplication1.exe
Fields:
None

0:000> !dumpclass 00007fff789d25f8
Class Name:      ConsoleApplication1.MyType
mdToken:         0000000002000002
File:            C:\temp\ConsoleApplication1\bin\x64\Debug\ConsoleApplication1.exe
Parent Class:    00007fffd4372f68
Module:          00007fff789d4148
Method Table:    00007fff789d5b00
Vtable Slots:    4
Total Method Slots:  5
Class Attributes:    100000  
Transparency:        Critical
NumInstanceFields:   0
NumStaticFields:     0

0:000> dq 0000000003e931b8
00000000`03e931b8  00007fff`789d5b00 00000000`00000000
00000000`03e931c8  00000000`00000000 00000000`00000000
00000000`03e931d8  00000000`00000000 00000000`00000000
00000000`03e931e8  00000000`00000000 00000000`00000000
00000000`03e931f8  00000000`00000000 00000000`00000000
00000000`03e93208  00000000`00000000 00000000`00000000
00000000`03e93218  00000000`00000000 00000000`00000000
00000000`03e93228  00000000`00000000 00000000`00000000

보시는 바와 같이, 24(0x18)bytes를 소비하고 있습니다. 왜냐하면 빈 객체라고 해도 데이터 공간으로 기본 8바이트를 점유하고 있기 때문입니다. (참고로, 00007fff`789d5b00 데이터 앞의 8바이트 위치에는 OBJECT HEADER가 위치하고 있습니다.)

-8 : OBJECT HEADER(예: SyncBlock Index를 담는 용도)
+0 : MethodTable Address
+8 : 빈 값

그럼, int (4바이트) 형의 필드를 추가하면 어떻게 될까요?

namespace ConsoleApplication1
{
    class MyType
    {
        int test = 0xFF;
    }

    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            MyType inst = new MyType();
            Thread.Sleep(-1);
        }
    }
}

다시 메모리 값을 확인해 보면 다음과 같이 나옵니다.

0:000> !name2ee ConsoleApplication1!ConsoleApplication1.MyType
Module:      00007fff789f4148
Assembly:    ConsoleApplication1.exe
Token:       0000000002000002
MethodTable: 00007fff789f5b10
EEClass:     00007fff789f2600
Name:        ConsoleApplication1.MyType

0:000> !dumpheap -mt 00007fff789f5b10
         Address               MT     Size
00000000035131b8 00007fff789f5b10       24     

Statistics:
              MT    Count    TotalSize Class Name
00007fff789f5b10        1           24 ConsoleApplication1.MyType
Total 1 objects

0:000> !dumpclass 00007fff789f2600
Class Name:      ConsoleApplication1.MyType
mdToken:         0000000002000002
File:            C:\temp\ConsoleApplication1\bin\x64\Debug\ConsoleApplication1.exe
Parent Class:    00007fffd4372f68
Module:          00007fff789f4148
Method Table:    00007fff789f5b10
Vtable Slots:    4
Total Method Slots:  5
Class Attributes:    100000  
Transparency:        Critical
NumInstanceFields:   1
NumStaticFields:     0
              MT    Field   Offset                 Type VT     Attr            Value Name
00007fffd43985a0  4000001        8         System.Int32  1 instance           test

0:000> dq 00000000035131b8
00000000`035131b8  00007fff`789f5b10 00000000`000000ff
00000000`035131c8  00000000`00000000 00000000`00000000
00000000`035131d8  00000000`00000000 00000000`00000000
00000000`035131e8  00000000`00000000 00000000`00000000
00000000`035131f8  00000000`00000000 00000000`00000000
00000000`03513208  00000000`00000000 00000000`00000000
00000000`03513218  00000000`00000000 00000000`00000000
00000000`03513228  00000000`00000000 00000000`00000000

0:000> dd 00000000035131b8
00000000`032031b8  789f5b10 00007fff 000000ff 00000000
00000000`032031c8  00000000 00000000 00000000 00000000
00000000`032031d8  00000000 00000000 00000000 00000000
00000000`032031e8  00000000 00000000 00000000 00000000
00000000`032031f8  00000000 00000000 00000000 00000000
00000000`03203208  00000000 00000000 00000000 00000000
00000000`03203218  00000000 00000000 00000000 00000000
00000000`03203228  00000000 00000000 00000000 00000000

0:000> !do 00000000035131b8
Name:        ConsoleApplication1.MyType
MethodTable: 00007fff789f5b10
EEClass:     00007fff789f2600
Size:        24(0x18) bytes
File:        C:\temp\ConsoleApplication1\bin\x64\Debug\ConsoleApplication1.exe
Fields:
              MT    Field   Offset                 Type VT     Attr            Value Name
00007fffd43985a0  4000001        8         System.Int32  1 instance              255 test

-8 : OBJECT HEADER(예: SyncBlock Index를 담는 용도)
+0 : MethodTable Address
+8 : 이후 4바이트 영역에 int 값

필드를 하나 더 포함하고 있는데도 여전히 24bytes가 소비되고 있습니다. 왜냐하면 필드를 포함하지 않았을 때도 00000000`00000000으로 기본 포함되어 있던 영역이 사용되고 있기 때문입니다. 이 상태에서 다시 int 4바이트 필드를 하나 더 추가하면 8바이트 중 남은 4바이트를 사용하기 때문에 메모리는 여전히 24바이트가 소비됩니다.

-8 : OBJECT HEADER(예: SyncBlock Index를 담는 용도)
+0 : MethodTable Address
+8 : 이후 4바이트 영역에 int 값
+12: 이후 4바이트 영역에 int 값

하지만 int 4바이트 필드를 하나 더 추가하면 32바이트로 늘어납니다. (즉, 8바이트 정렬 단위로 메모리가 증가합니다.)




배열도 테스트해야겠지요? ^^

{
    MyType[] arr0 = new MyType[0];

    MyType[] arr1 = new MyType[1];
    arr1[0] = new MyType();

    MyType[] arr2 = new MyType[2];
    arr2[0] = new MyType();
    arr2[1] = new MyType();
    Thread.Sleep(-1);
}

이를 windbg로 확인하면 아래와 같은 결과가 나옵니다.

0:000> !dumpheap -stat -type ConsoleApplication1.MyType[]
Statistics:
              MT    Count    TotalSize Class Name
00007fff789e5bc0        3           96 ConsoleApplication1.MyType[]
Total 3 objects

0:000> !dumpheap -mt 00007fff789e5bc0 
         Address               MT     Size
00000000033631b8 00007fff789e5bc0       24     
00000000033631d0 00007fff789e5bc0       32     
0000000003363210 00007fff789e5bc0       40     

Statistics:
              MT    Count    TotalSize Class Name
00007fff789e5bc0        3           96 ConsoleApplication1.MyType[]
Total 3 objects

// 요소가 0개인 배열
0:000> dq 00000000033631b8-8 L3
00000000`033631b0  00000000`00000000 00007fff`789e5bc0
00000000`033631c0  00000000`00000000

// 요소가 1개인 배열
0:000> dq 00000000033631d0-8 L4
00000000`033631c8  00000000`00000000 00007fff`789e5bc0
00000000`033631d8  00000000`00000001 00000000`033631f0

0:000> !do 00000000`033631f0
Name:        ConsoleApplication1.MyType
MethodTable: 00007fff789e5b30
EEClass:     00007fff789e2610
Size:        32(0x20) bytes
File:        C:\temp\ConsoleApplication1\bin\x64\Debug\ConsoleApplication1.exe
Fields:
              MT    Field   Offset                 Type VT     Attr            Value Name
00007fffd43985a0  4000001        8         System.Int32  1 instance              255 test
00007fffd43985a0  4000002        c         System.Int32  1 instance              238 test2
00007fffd43985a0  4000003       10         System.Int32  1 instance              221 test3

// 요소가 2개인 배열
0:000> dq 0000000003363210-8 L5
00000000`03363208  00000000`00000000 00007fff`789e5bc0
00000000`03363218  00000000`00000002 00000000`03363238
00000000`03363228  00000000`03363258

따라서, x64 환경에서의 .NET Array는 다음과 같은 구조를 갖습니다.

-8 : OBJECT HEADER(예: SyncBlock Index를 담는 용도)
+0 : MethodTable Address
+8 : 배열 요소 크기
+16 ~ : 값 배열

이로써, 그동안의 이야기를 정리해 보면 아래와 같습니다.

[x86 기준]
0 크기 배열: 12 bytes
배열이 아닌 일반 참조형 개체: 12bytes

[x64 기준]
0 크기 배열: 24 bytes
배열이 아닌 일반 참조형 개체: 24bytes




[이 글에 대해서 여러분들과 의견을 공유하고 싶습니다. 틀리거나 미흡한 부분 또는 의문 사항이 있으시면 언제든 댓글 남겨주십시오.]

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[최초 등록일: ]
[최종 수정일: 7/7/2021]

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