Span<T> 구조체

정의

generic <typename T>
public value class Span

[System.Runtime.InteropServices.Marshalling.NativeMarshalling(typeof(System.Runtime.InteropServices.Marshalling.SpanMarshaller<,>))]
public readonly ref struct Span<T>

public readonly ref struct Span<T>

[<System.Runtime.InteropServices.Marshalling.NativeMarshalling(typeof(System.Runtime.InteropServices.Marshalling.SpanMarshaller<,>))>]
type Span<'T> = struct

type Span<'T> = struct

Public Structure Span(Of T)

형식 매개 변수

상속

Object

ValueType

Span<T>

특성

NativeMarshallingAttribute

설명

형식은 관리되는 힙이 아닌 스택에 할당된 Span<T>ref 구조체입니다. Ref 구조체 형식에는 다음과 같이 관리되는 힙으로 승격할 수 없도록 몇 가지 제한 사항이 있습니다.

• 박스형.
• 형식 또는 형식 Object 의 변수 또는 dynamic인터페이스 형식에 할당됩니다.
• 참조 형식의 필드입니다.
• 경계를 넘어 awaityield 사용됩니다.

또한, 두 메서드 Equals(Object)와 GetHashCode를 호출하면 NotSupportedException가 발생합니다.

변경할 수 없거나 읽기 전용 구조를 나타내는 범위에는 System.ReadOnlySpan<T>를 사용하십시오.

기억

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 Span<Byte>를 생성합니다.

// 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

// Create a span over an array.
let array = Array.zeroCreate<byte> 100
let arraySpan = Span<byte> array

let mutable data = 0uy
for i = 0 to arraySpan.Length - 1 do
    arraySpan[i] <- data
    data <- data + 1uy

let mutable arraySum = 0
for value in array do
    arraySum <- arraySum + int value

printfn $"The sum is {arraySum}"
// Output:  The sum is 4950

다음 예제에서는 100바이트의 네이티브 메모리에서 Span<Byte>를 생성합니다.

// 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

// Create a span from native memory.
let native = Marshal.AllocHGlobal 100
let nativeSpan = Span<byte>(native.ToPointer(), 100)

let mutable data = 0uy
for i = 0 to nativeSpan.Length - 1 do
    nativeSpan[i] <- data
    data <- data + 1uy

let mutable nativeSum = 0
for value in nativeSpan do
    nativeSum <- nativeSum + int value

printfn $"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

    // Create a span on the stack.
    let mutable data = 0uy
    let stackSpan = 
        let p = NativeInterop.NativePtr.stackalloc<byte> 100 |> NativeInterop.NativePtr.toVoidPtr
        Span<byte>(p, 100)

    for i = 0 to stackSpan.Length - 1 do
        stackSpan[i] <- data
        data <- data + 1uy

    let mutable stackSum = 0
    for value in stackSpan do
        stackSum <- stackSum + int value

    printfn $"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 리팩터링할 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

open System
open System.Runtime.InteropServices
open FSharp.NativeInterop

// Package FSharp.NativeInterop.NativePtr.stackalloc for reuse.
let inline stackalloc<'a when 'a: unmanaged> length : Span<'a> =
    let voidPointer = NativePtr.stackalloc<'a> length |> NativePtr.toVoidPtr
    Span<'a>(voidPointer, length)

let initializeSpan (span: Span<byte>) =
    let mutable value = 0uy
    for i = 0 to span.Length - 1 do
        span[i] <- value
        value <- value + 1uy

let computeSum (span: Span<byte>) =
    let mutable sum = 0
    for value in span do
        sum <- sum + int value
    sum

let workWithSpans () =
    // Create a span over an array.
    let array = Array.zeroCreate<byte> 100
    let arraySpan = Span<byte> array

    initializeSpan arraySpan
    printfn $"The sum is {computeSum arraySpan:N0}"

    // Create an array from native memory.
    let native = Marshal.AllocHGlobal 100
    let nativeSpan = Span<byte>(native.ToPointer(), 100)

    initializeSpan nativeSpan
    printfn $"The sum is {computeSum nativeSpan:N0}"

    Marshal.FreeHGlobal native

    // Create a span on the stack.
    let stackSpan = stackalloc 100

    initializeSpan stackSpan
    printfn $"The sum is {computeSum stackSpan:N0}"

// 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. 슬라이싱을 지원하므로, Span<T>는 배열 내의 인접한 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

module Program

open System

[<EntryPoint>]
let main _ =
    let array = [| 2; 4; 6; 8; 10; 12; 14; 16; 18; 20 |]
    let slice = Span<int>(array, 2, 5)
    for i = 0 to slice.Length - 1 do
        slice[i] <- slice[i] * 2

    // Examine the original array values.
    for value in array do
        printf $"{value}  "
    printfn ""
    0
// The example displays the following output:
//      2  4  12  16  20  24  28  16  18  20

조각

Span<T>에는 지정된 인덱스에서 시작하여 현재 범위에서 조각을 형성하는 Slice 메서드의 두 가지 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

module Program2

open System

let getContentLength (span: ReadOnlySpan<char>) =
    let slice = span.Slice 16
    Int32.Parse slice

let contentLength = "Content-Length: 132"
let length = getContentLength (contentLength.ToCharArray())
printfn $"Content length: {length}"
// Output:
//      Content length: 132

추가 정보

• 메모리 및 범위 관련 형식
• 메모리<T> 및 Span<T> 사용 지침