C# - 값 형식(Blittable)을 메모리 복사를 이용해 바이트 배열로 직렬화/역직렬화
아래의 동영상을 보면,
고성능 데이터 직렬화 라이브러리 MemoryPack 소개 with 최흥배
; https://youtu.be/D2DSXJHoQJo
흥미로운 코드가 나오는데요, 바로 값 형식(좀 더 정확한 제약으로는 ref struct를 만족할 수 있는 타입)에 대한 직렬화/역직렬화하는 코드입니다.
// .NET 5부터 사용 가능
public static byte[] SerializeBlittable<T>(in T? value)
{
if (!RuntimeHelpers.IsReferenceOrContainsReferences<T>())
{
var buffer = GC.AllocateUninitializedArray<byte>(Unsafe.SizeOf<T>());
Unsafe.WriteUnaligned(ref MemoryMarshal.GetArrayDataReference(buffer), value);
return buffer;
}
return Array.Empty<byte>();
}
private static void DeserializeBlittable<T>(byte[] buffer, out T value)
{
if (!RuntimeHelpers.IsReferenceOrContainsReferences<T>())
{
value = Unsafe.ReadUnaligned<T>(ref MemoryMarshal.GetArrayDataReference(buffer));
return;
}
value = default!;
}
사용은 대충 이렇게 할 수 있습니다.
{
var value = new TestStruct { A = 1, B = 2 };
var bytes = SerializeBlittable(value);
Console.WriteLine(BitConverter.ToString(bytes)); // 출력 결과: 01-00-00-00-02-00-00-00
value = new TestStruct { A = 0, B = 0 };
DeserializeBlittable(bytes, out value);
Console.WriteLine(value); // 출력 결과: A: 1, B: 2
}
internal struct TestStruct
{
public int A { get; set; }
public int B { get; set; }
public override string ToString() => $"A: {A}, B: {B}";
}
별다른 직렬화 코드 없이 메모리 상태를 그대로 복사하는 것이기 때문에 고속일 수밖에 없습니다.
MemoryPack 패키지가 괜히 빠른 게 아니겠지요. ^^
단지, 메모리 직렬화이기 때문에
Endian이 CPU를 따라간다는 점만 유의하시면 되겠습니다.
참고로, 위의 코드에서 AllocateUninitializedArray 메서드가 .NET 5부터 지원되고 있어 최소 런타임 기준으로 닷넷 5라고 주석을 단 것인데요, 사실 이런 코드를 예전에도 unsafe 구문과 섞어 사용할 수는 있었습니다.
// .NET Framework에서도 가능
public static byte[] SerializePtr<T>(T* pValue) where T : unmanaged
{
int size = Marshal.SizeOf(*pValue);
byte[] buffer = new byte[size];
fixed (byte* pBuffer = buffer)
{
Buffer.MemoryCopy(pValue, pBuffer, size, size);
}
return buffer;
}
public static void DeserializePtr<T>(byte[] buffer, out T value) where T : unmanaged
{
int size = Marshal.SizeOf<T>();
fixed(T* pValue = &value)
fixed (byte* pBuffer = buffer)
{
Buffer.MemoryCopy(pBuffer, pValue, size, size);
}
}
사용 방법도 역시 별반 다르지 않습니다.
{
var value = new TestStruct { A = 1, B = 2 };
var bytes = SerializePtr(&value);
Console.WriteLine(BitConverter.ToString(bytes)); // 출력 결과: 01-00-00-00-02-00-00-00
value = new TestStruct { A = 0, B = 0 };
DeserializePtr(bytes, out value);
Console.WriteLine(value); // 출력 결과: A: 1, B: 2
}
가만 보면, 요즘 닷넷 런타임 변화의 트렌드 중 하나가 unsafe 예약어 사용이 필요 없는 방향으로 움직이는 듯합니다. 기존의 unsafe 사용은 잘 사용한다고 해도 어쨌든 managed 환경의 제어를 받지 못하므로,
최대한 관리 영역으로 끌어내 프로그램의 동작을 안정적으로 유지하려는 노력이 나름 기특한 것 같습니다. ^^
(
첨부 파일은 이 글의 예제 코드를 포함합니다.)
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