Microsoft MVP성태의 닷넷 이야기
글쓴 사람
정성태 (techsharer at outlook.com)
홈페이지
첨부 파일
(연관된 글이 3개 있습니다.)

C# - 값 형식의 readonly 인스턴스에 대한 메서드 호출 시 defensive copy 발생

readonly 예약어가 기본형 타입에 적용되었을 때에는 명확하게 읽기 전용이 됩니다. 그런데, 클래스나 구조체 타입의 인스턴스에 대해서는 다소 의미가 달라집니다.

예를 들어, 다음의 사용 예를 보겠습니다.

using System;

class Program
{
    readonly StructPerson sarah = new StructPerson() { Name = "Kerrigan", Age = 27 };
    readonly ClassPerson james = new ClassPerson() { Name = "Raynor", Age = 30 };

    static void Main(string[] args)
    {
        Program pg = new Program();
        pg.Test();
    }

    private void Test()
    {
        // sarah.Age = 32; // 컴파일 오류: CS1648 Members of readonly field 'Program.sarah' cannot be modified (except in a constructor or a variable initializer)
        james.Age = 32; // 참조 형식의 경우 readonly 인스턴스의 멤버는 대입 가능

        Console.WriteLine("sarah age: " + sarah.Age);
        Console.WriteLine("james age: " + james.Age); // 출력 결과: james age: 32
    }
}

struct StructPerson
{
    public int Age;
    public string Name;
}

class ClassPerson
{
    public int Age;
    public string Name;
}

보는 바와 같이, readonly는 값 형식에 대해서는 필드의 변경에 대해 컴파일 시 체크를 하지만 참조 형식의 경우에는 허용합니다. (참조 형식의 특성상 readonly에 대한 이러한 동작은 당연하다고도 할 수 있습니다.)

문제는 값 형식의 readonly 인스턴스입니다. 위의 경우 필드에 대해서는 컴파일러가 막을 수 있었지만 다음과 같은 메시지 호출에 대해서는 - 그리고 그 메서드의 내부에서 필드 값을 바꾸는 코드까지 막지는 않습니다.

private void Test()
{
    sarah.IncAge();
    james.IncAge();
    
    Console.WriteLine("sarah age: " + sarah.Age); // 출력 결과: sarah age: 27
    Console.WriteLine("james age: " + james.Age); // 출력 결과: james age: 31
}

struct StructPerson
{
    public int Age;
    public string Name;

    public void IncAge()
    {
        Age++;
    }
}

class ClassPerson
{
    public int Age;
    public string Name;

    public void IncAge()
    {
        Age++;
    }
}

즉, 필드를 변경할 수 없게 만들었던 것과는 달리 위의 소스 코드는 값 형식의 readonly 필드에 대해서도 IncAge 메서드 호출이 잘 됩니다. 그런데 출력 결과를 보면 재미있습니다. 위에서 보다시피 "sarah age: 27: 상태에서 IncAge 메서드를 호출했는데도 불구하고 여전히 27로 출력이 되고 있습니다. 어떻게 이럴 수 있는 걸까요?

그 이면에는 C# 컴파일러의 숨은 노력이 들어 있습니다. 실제로 C# 컴파일러는 readonly 인스턴스가 값 형식일 때 그것의 메서드나 공용 속성을 접근하는 코드에 대해 사전에 임시 변수를 만들어 대신 호출하도록 바꿉니다. 아래는 값 형식인 sarah와 참조 형식인 james의 IncAge 호출 코드를 IL 언어로 나타낸 것입니다.

IL_0001: ldarg.0      // this
IL_0002: ldfld        valuetype readonly_value_ref.StructPerson readonly_value_ref.Program::sarah
IL_0007: stloc.0      // V_0
IL_0008: ldloca.s     V_0
IL_000a: call         instance void readonly_value_ref.StructPerson::IncAge()
IL_000f: nop          

IL_0010: ldarg.0      // this
IL_0011: ldfld        class readonly_value_ref.ClassPerson readonly_value_ref.Program::james
IL_0016: callvirt     instance void readonly_value_ref.ClassPerson::IncAge()
IL_001b: nop          

이것을 평범한 C# 코드로 다시 나타내면 이렇습니다.

StructPerson temp = sarah;
temp.IncAge();

james.IncAge();

sarah가 값 형식의 인스턴스이기 때문에 temp에 대입하게 되면 전체 값 복사가 수행됩니다. 그리고 그렇게 복사된 인스턴스에 대해 IncAge를 호출하는 것이기 때문에 원래의 sarah 인스턴스는 상태가 바뀌지 않고 - 마치 readonly처럼 동작하는 결과를 낳습니다.

이렇게 상태 변경을 방지하기 위해 수행되는 복사를 일컬어 "defensive copy"라고 합니다.




개인적으로 defensive copy에 대해서는... 찬성/반대를 할 수가 없습니다. 값 형식의 readonly를 지킨다는 점에서 일관성을 지니고 있지만, 때로는 그것이 소스 코드에 나타나지 않고 컴파일러에 의해 숨겨진 유형으로 실행되기 때문에 버그가 발생할 여지가 있습니다. 일례로 다음의 글에 나온,

The 'in'-modifier and the readonly structs in C#
; https://blogs.msdn.microsoft.com/seteplia/2018/03/07/the-in-modifier-and-the-readonly-structs-in-c/

예제 코드를 보겠습니다.

internal class ReadOnlyEnumerator
{
    private readonly List<int>.Enumerator _enumerator;
 
    public ReadOnlyEnumerator(List<int> list)
    {
        _enumerator = list.GetEnumerator();
    }
 
    public void PrintTheFirstElement()
    {
        _enumerator.MoveNext();
        Console.WriteLine(_enumerator.Current); // 출력 결과: 0
    }
}

var roe = new ReadOnlyEnumerator(new List<int>{1,2});
roe.PrintTheFirstElement();

충분히 위와 같이 코드를 만들 수 있습니다. 그런데, 왜? 출력 결과로 0이 나오는지 한참을 고민하게 만들 수도 있습니다. 위의 경우 List<int>.Enumerator 타입이 struct입니다. 따라서 그것의 readonly 필드를 정의했기 때문에 PrintTheFirstElement 내의 코드는 MoveNext 메서드와 Current 공용 속성의 접근에 대해 개별적으로 모두 "defensive copy"가 발생합니다. 그래서 IL 코드로는 다음과 같은 코드로 변환되는 것입니다.

public void PrintTheFirstElement_Decompiled()
{
    // 첫 번째 Defensive copy 발생
    var localEnumerator = _enumerator;
    localEnumerator.MoveNext();
 
    // 두 번째 Defensive copy 발생
    localEnumerator = _enumerator;
    Console.WriteLine(localEnumerator.Current);
}

위와 같은 코드 사용을 방지하려면, 애당초 List<int>.Enumerator 타입이 struct라는 정보를 알고 있어야 합니다. 그것만 알았어도 굳이 readonly 필드로 변경할 필요가 없었을 것이고, 만약 readonly로 바꾸고 싶었다면 반드시 "defensive copy"에 대한 사전 정보를 알고 있어야만 저런 식으로 결과가 나왔을 때 문제의 원인을 파악할 수 있게 됩니다.

과연 어느 것이 옳은 것일까요? 일관성이 중요할까요? 일관성을 해치면서 동작하는 코드가 중요할까요? ^^

(첨부 파일은 이에 대한 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: 5/15/2018]

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
 



2018-05-23 12시59분
한글 도움말에 보면, "defensive copy"를 "방어 복사본"으로 번역했군요. ^^

값 형식과 참조 의미 체계
; https://learn.microsoft.com/ko-kr/dotnet/csharp/reference-semantics-with-value-types
정성태

... 16  17  [18]  19  20  21  22  23  24  25  26  27  28  29  30  ...
NoWriterDateCnt.TitleFile(s)
13171정성태11/25/20224680Windows: 214. 윈도우 - 스레드 스택의 "red zone"
13170정성태11/24/20224985Windows: 213. 윈도우 - 싱글 스레드는 컨텍스트 스위칭이 없을까요?
13169정성태11/23/20225604Windows: 212. 윈도우의 Protected Process (Light) 보안 [1]파일 다운로드2
13168정성태11/22/20224876제니퍼 .NET: 31. 제니퍼 닷넷 적용 사례 (9) - DB 서비스에 부하가 걸렸다?!
13167정성태11/21/20224915.NET Framework: 2070. .NET 7 - Console.ReadKey와 리눅스의 터미널 타입
13166정성태11/20/20224636개발 환경 구성: 651. Windows 사용자 경험으로 WSL 환경에 dotnet 런타임/SDK 설치 방법
13165정성태11/18/20224544개발 환경 구성: 650. Azure - "scm" 프로세스와 엮인 서비스 모음
13164정성태11/18/20225461개발 환경 구성: 649. Azure - 비주얼 스튜디오를 이용한 AppService 원격 디버그 방법
13163정성태11/17/20225386개발 환경 구성: 648. 비주얼 스튜디오에서 안드로이드 기기 인식하는 방법
13162정성태11/15/20226461.NET Framework: 2069. .NET 7 - AOT(ahead-of-time) 컴파일
13161정성태11/14/20225702.NET Framework: 2068. C# - PublishSingleFile로 배포한 이미지의 역어셈블 가능 여부 (난독화 필요성) [4]
13160정성태11/11/20225631.NET Framework: 2067. C# - PublishSingleFile 적용 시 native/managed 모듈 통합 옵션
13159정성태11/10/20228802.NET Framework: 2066. C# - PublishSingleFile과 관련된 옵션 [3]
13158정성태11/9/20225112오류 유형: 826. Workload definition 'wasm-tools' in manifest 'microsoft.net.workload.mono.toolchain' [...] conflicts with manifest 'microsoft.net.workload.mono.toolchain.net7'
13157정성태11/8/20225765.NET Framework: 2065. C# - Mutex의 비동기 버전파일 다운로드1
13156정성태11/7/20226676.NET Framework: 2064. C# - Mutex와 Semaphore/SemaphoreSlim 차이점파일 다운로드1
13155정성태11/4/20226187디버깅 기술: 183. TCP 동시 접속 (연결이 아닌) 시도를 1개로 제한한 서버
13154정성태11/3/20225656.NET Framework: 2063. .NET 5+부터 지원되는 GC.GetGCMemoryInfo파일 다운로드1
13153정성태11/2/20226931.NET Framework: 2062. C# - 코드로 재현하는 소켓 상태(SYN_SENT, SYN_RECV)
13152정성태11/1/20225560.NET Framework: 2061. ASP.NET Core - DI로 추가한 클래스의 초기화 방법 [1]
13151정성태10/31/20225676C/C++: 161. Windows 11 환경에서 raw socket 테스트하는 방법파일 다운로드1
13150정성태10/30/20225713C/C++: 160. Visual Studio 2022로 빌드한 C++ 프로그램을 위한 다른 PC에서 실행하는 방법
13149정성태10/27/20225642오류 유형: 825. C# - CLR ETW 이벤트 수신이 GCHeapStats_V1/V2에 대해 안 되는 문제파일 다운로드1
13148정성태10/26/20225635오류 유형: 824. msbuild 에러 - error NETSDK1005: Assets file '...\project.assets.json' doesn't have a target for 'net5.0'. Ensure that restore has run and that you have included 'net5.0' in the TargetFramew
13147정성태10/25/20224760오류 유형: 823. Visual Studio 2022 - Unable to attach to CoreCLR. The debugger's protocol is incompatible with the debuggee.
13146정성태10/24/20225587.NET Framework: 2060. C# - Java의 Xmx와 유사한 힙 메모리 최댓값 제어 옵션 HeapHardLimit
... 16  17  [18]  19  20  21  22  23  24  25  26  27  28  29  30  ...