Microsoft MVP성태의 닷넷 이야기
글쓴 사람
정성태 (techsharer at outlook.com)
홈페이지
첨부 파일
(연관된 글이 6개 있습니다.)

C# 7.3 - 사용자 정의 타입에 fixed 적용 가능(Custom fixed)

C# 7.3 (1) - 개선된 문법 4개(Support == and != for tuples, Ref Reassignment, Constraints, Stackalloc initializers)
; https://www.sysnet.pe.kr/2/0/11552

C# 7.3 (2) - 개선된 메서드 선택 규칙 3가지(Improved overload candidates)
; https://www.sysnet.pe.kr/2/0/11553

C# 7.3 (3) - 자동 구현 속성에 특성 적용 가능(Attribute on backing field)
; https://www.sysnet.pe.kr/2/0/11554

C# 7.3 (4) - 사용자 정의 타입에 fixed 적용 가능(Custom fixed)
; https://www.sysnet.pe.kr/2/0/11555

C# 7.3 (5) - 구조체의 고정 크기를 갖는 fixed 배열 필드에 대한 직접 접근 가능(Indexing movable fixed buffers)
; https://www.sysnet.pe.kr/2/0/11556

C# 7.3 (6) - blittable 제네릭 제약(blittable)
; https://www.sysnet.pe.kr/2/0/11558

C# 7.3 (7) - 초기화 식에서 변수 사용 가능(expression variables in initializers)
; https://www.sysnet.pe.kr/2/0/11560





관리 힙에 있는 데이터를 GC 수행 시 메모리 이동이 되지 않도록 고정시키는 문법이 fixed입니다. 그럼, fixed가 어떻게 동작하는지 한번 살펴볼까요? ^^ 이를 위해 다음의 코드를,

static int[] data = new int[100];

private unsafe static void FixedInt()
{
    fixed (int *ptr = data)
    {
        Console.WriteLine(*ptr);
    }
}

IL로 변경하면 이렇게 됩니다.

.method private hidebysig static void FixedInt() cil managed
{
    .maxstack 2
    .locals init (
        [0] int32* numPtr,
        [1] int32[] pinned numArray)
    L_0000: ldsfld int32[] ConsoleApp1.Program::data
    L_0005: dup 
    L_0006: stloc.1 
    L_0007: brfalse.s L_000e
    L_0009: ldloc.1 
    L_000a: ldlen 
    L_000b: conv.i4 
    L_000c: brtrue.s L_0013
    L_000e: ldc.i4.0 
    L_000f: conv.u 
    L_0010: stloc.0 
    L_0011: br.s L_001c
    L_0013: ldloc.1 
    L_0014: ldc.i4.0 
    L_0015: ldelema int32
    L_001a: conv.u 
    L_001b: stloc.0 
    L_001c: ldloc.0 
    L_001d: ldind.i4 
    L_001e: call void [mscorlib]System.Console::WriteLine(int32)
    L_0023: ldnull 
    L_0024: stloc.1 
    L_0025: ret 
}

보는 바와 같이, fixed는 어떤 메서드를 호출하는 형식이 아닙니다. 단지 fixed 블록이 시작하는 시점에 pinned 특성을 가진 로컬 변수에 GC 수행 시 고정시킬 변수의 주소를 넣어두고, 블록이 끝나는 시점에 그 로컬 변수의 값을 null로 초기화하면서 해제하는 역할을 합니다. (아마도 CLR은 GC 수행 시 루트 객체들 중 pinned 로컬 변수가 가리키는 객체는 메모리를 이동시키지 않을 것입니다.)

결국, 위에서 본 코드는 관리 힙에 할당된 int [] 배열에 대한 주소를 pinned 특성을 가진 로컬 변수에 보관함으로써 메모리를 고정시킨 것입니다.

이 때문에, 관리 힙에 할당한 것이 아니라면 - 가령 스택에 할당된 메모리의 경우 GC 수행 시 이동하지 않으므로 굳이 fixed시킬 필요가 없습니다. 실제로 C#은 이런 경우 컴파일 오류를 냅니다.

private unsafe static void FixedLocalAlloc()
{
    int n = 5;

    // 컴파일 에러 - Error CS0213 You cannot use the fixed statement to take the address of an already fixed expression
    fixed (int *ptrOfN = &n)
    {
    }
}

따라서 이미 고정된 메모리라면 fixed 없이, 즉 "pinned 특성을 가진 로컬 변수"를 사용하지 않고 그냥 주소를 가져오면 됩니다.

private unsafe static void FixedLocalAlloc()
{
    int n = 5;

    int* ptrOfN = &n;
}




C# 7.2까지, fixed의 대상은 primitive 타입이거나 그것의 배열, 또는 string으로 제한됩니다. 즉, 사용자가 만든 타입은 fixed의 대상이 될 수 없습니다.

public class Point
{
    public int X;
    public int Y;
}

private unsafe static void FixedUserClassType()
{
    Point pt = new Point();

    // 컴파일 에러 - Error CS8385 The given expression cannot be used in a fixed statement
    fixed (int *pPoint = pt)
    {
    }
}

대신 그것의 멤버가 fixed로 사용 가능한 경우라면 다음과 같이 우회할 수는 있습니다.

private unsafe static void FixedUserClassType()
{
    Point pt = new Point();

    fixed (int *pX = &pt.X)
    {
    }

    fixed (int* pY = &pt.Y)
    {
    }
}

이에 대한 제약을, C# 7.3부터 사용자 정의 타입이 관리 포인터(managed pointer)를 반환하는 GetPinnableReference 메서드를 구현한다면 fixed 구문에 자연스럽게 연계할 수 있도록 확장했습니다. 따라서 위에서 정의한 Point 타입은 다음과 같은 식으로 구현할 수 있습니다.

public class Point
{
    public int X;
    public int Y;

    public ref int GetPinnableReference()
    {
        return ref X;
    }
}

private unsafe static void FixedUserClassType()
{
    Point pt = new Point();

    // C# 7.3부터 컴파일 가능
    fixed (int* pPoint = pt)
    {
    }
}




그런데, 자세히 보면 사용자 정의 타입을 fixed 시킨다는 것이 개념상으로 봤을 때는 왠지 어색한 감이 있습니다.

Point pt = new Point();

fixed (int* pPoint = pt)
{
}

구문만 봤을 때는 해당 타입이 가진 필드 중 어떤 것이 fixed될 거라는 예상을 할 수 없습니다. 따라서, 직관적인 면을 고려했을 때 GetPinnableReference를 구현할 수 있는 가장 좋은 대상은 단일 필드를 가지고 있거나, 단일 타입의 배열을 감싼 타입이 됩니다.

public class IntArrayHelper
{
    int[] _elem = null;

    public IntArrayHelper(int len)
    {
        _elem = new int[len];

        for (int i = 0; i < len; i ++)
        {
            _elem[i] = i;
        }
    }

    public int Sum()
    {
        return _elem.Sum();
    }

    public ref int GetPinnableReference()
    {
        return ref _elem[0];
    }
}

private unsafe static void FixedCustom()
{
    CustomPinnable cp = new CustomPinnable();

    fixed (int *p = cp)
    {
    }

    IntArrayHelper iah = new IntArrayHelper(100);
    fixed (int *elem = iah)
    {
        Console.WriteLine(*(elem + 50));
    }
}

그런데, 이렇게 보니 저 용도로 부각된 C# 7.2의 기능이 하나 있었습니다.

C# 7.2 - Span<T>
; https://www.sysnet.pe.kr/2/0/11534

Span은 연속적인 메모리에 대한 일관성 있는 접근 방식을 제공하는 타입으로 GetPinnableReference 메서드가 구현될 수 있는 요건을 잘 갖추고 있습니다. 실제로 Span 타입은 GetPinnableReference 메서드를 제공해 다음과 같은 표현이 가능합니다.

private unsafe static void FixedSpan()
{
    {
        // (fixed될 필요가 없는) 스택을 기반으로 하든,
        Span<int> span = stackalloc int[500];

        fixed (int *pSpan = span)
        {
            Console.WriteLine(*(pSpan + 1));
        }
    }

    {
        // 관리 힙을 기반으로 하든,
        Span<int> span = new int[500];

        fixed (int* pSpan = span)
        {
            Console.WriteLine(*(pSpan + 1));
        }
    }

    {
        // (fixed될 필요가 없는) 비관리 힙을 기반으로 하든지에 상관없이 일관성 있는 fixed 구문을 제공
        int elemLen = 500;
        int allocLen = sizeof(int) * elemLen;
        Span<int> span = new Span<int>((void *)Marshal.AllocCoTaskMem(allocLen), elemLen);

        fixed (int* pSpan = span)
        {
            Console.WriteLine(*(pSpan + 1));
        }
    }
}

달리 말하면, C# 1부터 제공하던 fixed 구문을 기본 문법 그대로 그동안 잘 사용해 오다가 C# 7.2의 Span이 나오면서 fixed로 변환하는 코드가 자주 나오다 보니 불편함을 느껴 GetPinnableReference를 이용한 확장을 C# 7.3에 와서 추가한 것입니다.

(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: 6/25/2018]

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
 




... 31  32  33  34  35  36  37  38  39  40  41  [42]  43  44  45  ...
NoWriterDateCnt.TitleFile(s)
12571정성태3/21/20218370오류 유형: 706. WSL 2 기반으로 "Enable Kubernetes" 활성화 시 초기화 실패 [1]
12570정성태3/19/202112687개발 환경 구성: 555. openssl - CA로부터 인증받은 새로운 인증서를 생성하는 방법
12569정성태3/18/202111559개발 환경 구성: 554. WSL 인스턴스 export/import 방법 및 단축 아이콘 설정 방법
12568정성태3/18/20217258오류 유형: 705. C# 빌드 - Couldn't process file ... due to its being in the Internet or Restricted zone or having the mark of the web on the file.
12567정성태3/17/20218585개발 환경 구성: 553. Docker Desktop for Windows를 위한 k8s 대시보드 활성화 [1]
12566정성태3/17/20218928개발 환경 구성: 552. Kubernetes - kube-apiserver와 REST API 통신하는 방법 (Docker Desktop for Windows 환경)
12565정성태3/17/20216440오류 유형: 704. curl.exe 실행 시 dll not found 오류
12564정성태3/16/20216938VS.NET IDE: 160. 새 프로젝트 창에 C++/CLI 프로젝트 템플릿이 없는 경우
12563정성태3/16/20218888개발 환경 구성: 551. C# - JIRA REST API 사용 정리 (3) jira-oauth-cli 도구를 이용한 키 관리
12562정성태3/15/20219983개발 환경 구성: 550. C# - JIRA REST API 사용 정리 (2) JIRA OAuth 토큰으로 API 사용하는 방법파일 다운로드1
12561정성태3/12/20218607VS.NET IDE: 159. Visual Studio에서 개행(\n, \r) 등의 제어 문자를 치환하는 방법 - 정규 표현식 사용
12560정성태3/11/20219952개발 환경 구성: 549. ssh-keygen으로 생성한 개인키/공개키 파일을 각각 PKCS8/PEM 형식으로 변환하는 방법
12559정성태3/11/20219339.NET Framework: 1028. 닷넷 5 환경의 Web API에 OpenAPI 적용을 위한 NSwag 또는 Swashbuckle 패키지 사용 [2]파일 다운로드1
12558정성태3/10/20218862Windows: 192. Power Automate Desktop (Preview) 소개 - Bitvise SSH Client 제어 [1]
12557정성태3/10/20217500Windows: 191. 탐색기의 보안 탭에 있는 "Object name" 경로에 LEFT-TO-RIGHT EMBEDDING 제어 문자가 포함되는 문제
12556정성태3/9/20216786오류 유형: 703. PowerShell ISE의 Debug / Toggle Breakpoint 메뉴가 비활성 상태인 경우
12555정성태3/8/20218788Windows: 190. C# - 레지스트리에 등록된 DigitalProductId로부터 라이선스 키(Product Key)를 알아내는 방법파일 다운로드2
12554정성태3/8/20218627.NET Framework: 1027. 닷넷 응용 프로그램을 위한 PDB 옵션 - full, pdbonly, portable, embedded
12553정성태3/5/20219097개발 환경 구성: 548. 기존 .NET Framework 프로젝트를 .NET Core/5+ 용으로 변환해 주는 upgrade-assistant, try-convert 도구 소개 [4]
12552정성태3/5/20218364개발 환경 구성: 547. github workflow/actions에서 Visual Studio Marketplace 패키지 등록하는 방법
12551정성태3/5/20217269오류 유형: 702. 비주얼 스튜디오 - The 'CascadePackage' package did not load correctly. (2)
12550정성태3/5/20216977오류 유형: 701. Live Share 1.0.3713.0 버전을 1.0.3884.0으로 업데이트 이후 ContactServiceModelPackage 오류 발생하는 문제
12549정성태3/4/20217420오류 유형: 700. VsixPublisher를 이용한 등록 시 다양한 오류 유형 해결책
12548정성태3/4/20218194개발 환경 구성: 546. github workflow/actions에서 nuget 패키지 등록하는 방법
12547정성태3/3/20218688오류 유형: 699. 비주얼 스튜디오 - The 'CascadePackage' package did not load correctly.
12546정성태3/3/20218337개발 환경 구성: 545. github workflow/actions에서 빌드시 snk 파일 다루는 방법 - Encrypted secrets
... 31  32  33  34  35  36  37  38  39  40  41  [42]  43  44  45  ...