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System.Span<T> 구조체

이 문서에서는 이 API에 대한 참조 설명서에 대한 추가 설명서를 제공합니다.

형식은 Span<T> 관리되는 힙이 아닌 스택에 할당된 ref 구조 체입니다. Ref 구조체 형식에는 boxed할 수 없고, 형식의 변수 또는 인터페이스 형식에 할당할 수 없고, 참조 형식 Objectdynamic 의 필드가 될 수 없으며 경계를 넘어 await yield 사용할 수 없다는 것을 포함하여 관리되는 힙으로 승격할 수 없도록 하는 여러 제한 사항이 있습니다. 또한 두 메서드 Equals(Object) 를 호출하고 GetHashCode.NotSupportedException

중요

스택 전용 형식 Span<T> 이므로 힙의 버퍼에 대한 참조를 저장해야 하는 많은 시나리오에서는 적합하지 않습니다. 예를 들어 비동기 메서드를 호출하는 루틴의 경우도 마찬가지입니다. 이러한 시나리오의 경우 보완 System.Memory<T>System.ReadOnlyMemory<T> 형식을 사용할 수 있습니다.

변경할 수 없거나 읽기 전용 구조를 System.ReadOnlySpan<T>나타내는 범위의 경우 .

메모리

A Span<T> 는 임의 메모리의 연속 영역을 나타냅니다. Span<T> 인스턴스는 배열의 요소 또는 배열의 일부를 보유하는 데 자주 사용됩니다. 그러나 배열과 달리 인스턴스는 Span<T> 스택에서 관리되는 메모리, 네이티브 메모리 또는 메모리를 가리킬 수 있습니다. 다음 예제에서는 배열에서 만듭니다 Span<Byte> .

// Create a span over an array.
var array = new byte[100];
var arraySpan = new Span<byte>(array);

byte data = 0;
for (int ctr = 0; ctr < arraySpan.Length; ctr++)
    arraySpan[ctr] = data++;

int arraySum = 0;
foreach (var value in array)
    arraySum += value;

Console.WriteLine($"The sum is {arraySum}");
// Output:  The sum is 4950

다음 예제에서는 네이 Span<Byte> 티브 메모리의 100바이트에서 만듭니다.

// Create a span from native memory.
var native = Marshal.AllocHGlobal(100);
Span<byte> nativeSpan;
unsafe
{
    nativeSpan = new Span<byte>(native.ToPointer(), 100);
}
byte data = 0;
for (int ctr = 0; ctr < nativeSpan.Length; ctr++)
    nativeSpan[ctr] = data++;

int nativeSum = 0;
foreach (var value in nativeSpan)
    nativeSum += value;

Console.WriteLine($"The sum is {nativeSum}");
Marshal.FreeHGlobal(native);
// Output:  The sum is 4950

다음 예제에서는 C# stackalloc 키워드를 사용하여 스택에 100바이트의 메모리를 할당합니다.

// Create a span on the stack.
byte data = 0;
Span<byte> stackSpan = stackalloc byte[100];
for (int ctr = 0; ctr < stackSpan.Length; ctr++)
    stackSpan[ctr] = data++;

int stackSum = 0;
foreach (var value in stackSpan)
    stackSum += value;

Console.WriteLine($"The sum is {stackSum}");
// Output:  The sum is 4950

Span<T> 임의의 메모리 블록에 대한 추상화이므로 형식의 Span<T> 메서드와 매개 변수가 포함된 Span<T> 메서드는 캡슐화된 메모리 종류에 관계없이 모든 Span<T> 개체에서 작동합니다. 예를 들어, 다음 예제와 같이 범위를 초기화하고 해당 요소의 합계를 계산하는 코드의 각 개별 섹션을 단일 초기화 및 계산 메서드로 변경할 수 있습니다.

public static void WorkWithSpans()
{
    // Create a span over an array.
    var array = new byte[100];
    var arraySpan = new Span<byte>(array);

    InitializeSpan(arraySpan);
    Console.WriteLine($"The sum is {ComputeSum(arraySpan):N0}");

    // Create an array from native memory.
    var native = Marshal.AllocHGlobal(100);
    Span<byte> nativeSpan;
    unsafe
    {
        nativeSpan = new Span<byte>(native.ToPointer(), 100);
    }

    InitializeSpan(nativeSpan);
    Console.WriteLine($"The sum is {ComputeSum(nativeSpan):N0}");

    Marshal.FreeHGlobal(native);

    // Create a span on the stack.
    Span<byte> stackSpan = stackalloc byte[100];

    InitializeSpan(stackSpan);
    Console.WriteLine($"The sum is {ComputeSum(stackSpan):N0}");
}

public static void InitializeSpan(Span<byte> span)
{
    byte value = 0;
    for (int ctr = 0; ctr < span.Length; ctr++)
        span[ctr] = value++;
}

public static int ComputeSum(Span<byte> span)
{
    int sum = 0;
    foreach (var value in span)
        sum += value;

    return sum;
}
// The example displays the following output:
//    The sum is 4,950
//    The sum is 4,950
//    The sum is 4,950

배열

배열 Span<T> 을 래핑할 때 메모리 섹션의 예제에서와 같이 전체 배열을 래핑할 수 있습니다. 조각화 Span<T> 가 지원되므로 배열 내의 인접 범위를 가리킬 수도 있습니다.

다음 예제에서는 10개 요소 정수 배열의 중간 5개 요소 조각을 만듭니다. 코드는 조각에 있는 각 정수의 값을 두 배로 둡니다. 출력에서 보여 주듯이 범위에 의해 변경된 내용은 배열 값에 반영됩니다.

using System;

var array = new int[] { 2, 4, 6, 8, 10, 12, 14, 16, 18, 20 };
var slice = new Span<int>(array, 2, 5);
for (int ctr = 0; ctr < slice.Length; ctr++)
    slice[ctr] *= 2;

// Examine the original array values.
foreach (var value in array)
    Console.Write($"{value}  ");
Console.WriteLine();

// The example displays the following output:
//      2  4  12  16  20  24  28  16  18  20

조각

Span<T> 에는 지정된 인덱스에서 Slice 시작하는 현재 범위에서 조각을 형성하는 메서드의 두 오버로드가 포함됩니다. 이렇게 하면 데이터를 최소한의 성능 영향으로 데이터 처리 파이프라인의 일부에서 Span<T> 필요에 따라 처리할 수 있는 논리 청크 집합으로 처리할 수 있습니다. 예를 들어 최신 서버 프로토콜은 종종 텍스트 기반이므로 문자열 및 부분 문자열을 조작하는 것이 특히 중요합니다. String 클래스에서 부분 문자열을 추출하는 주요 메서드는 .입니다Substring. 광범위한 문자열 조작을 사용하는 데이터 파이프라인의 경우 다음과 같은 이유로 성능이 저하됩니다.

  1. 부분 문자열을 저장할 새 문자열을 만듭니다.
  2. 원래 문자열에서 새 문자열로 문자의 하위 집합을 복사합니다.

이 할당 및 복사 작업은 다음 예제와 같이 사용 Span<T> 하거나 ReadOnlySpan<T>사용하여 제거할 수 있습니다.

using System;

class Program2
{
    static void Run()
    {
        string contentLength = "Content-Length: 132";
        var length = GetContentLength(contentLength.ToCharArray());
        Console.WriteLine($"Content length: {length}");
    }

    private static int GetContentLength(ReadOnlySpan<char> span)
    {
        var slice = span.Slice(16);
        return int.Parse(slice);
    }
}
// Output:
//      Content length: 132