Microsoft MVP성태의 닷넷 이야기
.NET Framework: 995. C# - Span<T>와 Memory<T> [링크 복사], [링크+제목 복사]
조회: 12888
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

... 16  17  18  19  20  21  [22]  23  24  25  26  27  28  29  30  ...
NoWriterDateCnt.TitleFile(s)
13080정성태6/17/20226981개발 환경 구성: 643. Visual Studio 2022 17.2 버전에서 C# 11 또는 .NET 7.0 preview 적용
13079정성태6/17/20224643오류 유형: 814. 파이썬 - Error: The file/path provided (...) does not appear to exist
13078정성태6/16/20226692.NET Framework: 2021. WPF - UI Thread와 Render Thread파일 다운로드1
13077정성태6/15/20227017스크립트: 40. 파이썬 - PostgreSQL 환경 구성
13075정성태6/15/20225976Linux: 50. Linux - apt와 apt-get의 차이 [2]
13074정성태6/13/20226294.NET Framework: 2020. C# - NTFS 파일에 사용자 정의 속성값 추가하는 방법파일 다운로드1
13073정성태6/12/20226518Windows: 207. Windows Server 2022에 도입된 WSL 2
13072정성태6/10/20226790Linux: 49. Linux - ls 명령어로 출력되는 디렉터리 색상 변경 방법
13071정성태6/9/20227364스크립트: 39. Python에서 cx_Oracle 환경 구성
13070정성태6/8/20227179오류 유형: 813. Windows 11에서 입력 포커스가 바뀌는 문제 [1]
13069정성태5/26/20229403.NET Framework: 2019. C# - .NET에서 제공하는 3가지 Timer 비교 [2]
13068정성태5/24/20227893.NET Framework: 2018. C# - 일정 크기를 할당하는 동안 GC를 (가능한) 멈추는 방법 [1]파일 다운로드1
13067정성태5/23/20227224Windows: 206. Outlook - 1년 이상 지난 메일이 기본적으로 안 보이는 문제
13066정성태5/23/20226550Windows: 205. Windows 11 - Windows + S(또는 Q)로 뜨는 작업 표시줄의 검색 바가 동작하지 않는 경우
13065정성태5/20/20227227.NET Framework: 2017. C# - Windows I/O Ring 소개 [2]파일 다운로드1
13064정성태5/18/20226754.NET Framework: 2016. C# - JIT 컴파일러의 인라인 메서드 처리 유무
13063정성태5/18/20227173.NET Framework: 2015. C# - 인라인 메서드(inline methods)
13062정성태5/17/20227992.NET Framework: 2014. C# - async/await 그리고 스레드 (4) 비동기 I/O 재현파일 다운로드1
13061정성태5/16/20226799.NET Framework: 2013. C# - FILE_FLAG_OVERLAPPED가 적용된 파일의 읽기/쓰기 시 Position 관리파일 다운로드1
13060정성태5/15/20229280.NET Framework: 2012. C# - async/await 그리고 스레드 (3) Task.Delay 재현파일 다운로드1
13059정성태5/14/20227734.NET Framework: 2011. C# - CLR ThreadPool의 I/O 스레드에 작업을 맡기는 방법 [1]파일 다운로드1
13058정성태5/13/20227642.NET Framework: 2010. C# - ThreadPool.SetMaxThreads 사용법
13057정성태5/12/20229316오류 유형: 812. 파이썬 - ImportError: cannot import name ...
13056정성태5/12/20226450.NET Framework: 2009. C# - async/await 그리고 스레드 (2) MyTask의 호출 흐름 [2]파일 다운로드1
13055정성태5/11/20229380.NET Framework: 2008. C# - async/await 그리고 스레드 (1) MyTask로 재현 [11]파일 다운로드1
13054정성태5/11/20226871.NET Framework: 2007. C# - 10진수 숫자를 담은 문자열을 숫자로 변환하는 방법 [11]파일 다운로드1
... 16  17  18  19  20  21  [22]  23  24  25  26  27  28  29  30  ...