[WWDC24] Swift의 성능 살펴보기 (2 / 3)

2024.12.07 - [IOS/WWDC24] - [WWDC24] Swift의 성능 살펴보기 (1 / 3)에 이어서 작성하는 글로 WWDC기반 영상을 분석하고 풀어낸 글입니다. 이번에는 메모리 할당 관련해서 설명하려 합니다. 

 

https://developer.apple.com/wwdc24/10217

Explore Swift performance - WWDC24 - Videos - Apple Developer

 

1.  Memory allocation

해당 WWDC 영상에서 메모리 종류를 Global, Heap, Stack 3가지로 나타내어 각 영역에 따라 메모리 할당 비용을 말하고 있습니다.

 

• Global
  • 프로그램 로드 시 할당되고 초기화되는 영역으로 해당 메모리를 사용하는 비용은 거의 없다시피 합니다. 주로 static 변수나 프로그램 전반적으로 할당되어 있는 전역 변수들이 해당하는 영역입니다.
• Stack
  • 글로벌 메모리처럼 비용이 아주 적지만 메모리 범위가 한정적인 것, 즉 로컬 변수 할당에 적합합니다.
• Heap
  • ARC 메커니즘이 적용된 영역으로 다른 종류 메모리에 비해 할당과 해제 시 많은 비용이 발생합니다.

 

2.  Memory Layout

구조체(struct), 클래스(class), 또는 열거형(enum) 같은 데이터 타입이 메모리에 어떻게 배치되는지를 의미해. 즉, 해당 타입의 각 속성이 메모리에서 어떤 방식으로 할당되는지에 관한 주제입니다.

array = [1.0, 2.0]을 선언한 형태인데, 이를 딥하게 설명하면 다음과 같습니다.

- array는 Double형 타입의 배열의 시작주소를 가리키는 주소

- array는 배열 요소가 어떤 값이 담겨있는지 고려하지 않습니다.

 

또한 Array는 구조체로 정의되어 있습니다.  (표준 라이브러리)

코드를 보면 하나의 변수 buffer 변수가 있습니다. 이 변수는 결국 클래스 레퍼런스(배열의 시작점)를 가리키는 단순한 포인터입니다.

 

여기서 말하고 싶은 건, 배열을 사용해 메모리 할당의 경우 해당 범위에 속하는 지역변수, 중간 결괏값을 CallFrame(StackFrame)에 함께 저장이 될 텐데 그 값이 저장되는 게 아니라 실제 요소를 참고하고 있는 포인터가 저장됩니다.

이걸 왜 말하냐면, 값 타입(struct, tuple, enum)의 경우 힙 메모리를 참고하고 있는 게 아닌, 그 인스턴스에 있는 자체 값들이 메모리 영역에 할당되는데, 배열의 경우는 포인터가 저장됩니다. 즉, 타입에 따라 메모리가 다르게 할당된다는 걸 말씀 드리고 싶었습니다.

 

 

3.  Value copying

해당 섹션에선 값 복사에 대한 설명과 Swift는 어떻게 효율적인 값 복사를 진행하고 있는지 말하고 있지만 아래 링크를 참고하는 것이 낫다 판단되어 첨부드리겠습니다.

https://bbiguduk.gitbook.io/swift/language-guide-1/automatic-reference-counting#arc-how-arc-works

자동 참조 카운팅 (Automatic Reference Counting) | Swift

요약하자면 다음과 같습니다. 

 

먼저 Swift는 Auto Reference Counting을 통해 참조 타입을 관리하고 있습니다. -> 이를 관리하는데 오버헤드가 발생

힙 메모리에 인스턴스가 할당되고 이를 참조하는 방식으로 메모리가 관리됩니다. 이는 큰 메모리 사용일 경우 효율적일 수 있지만, Reference counting 관리 리소스와 동시성 이슈가 발생할 가능성이 있습니다. 따라서 Switf는 값 타입 방식의 사용을 권장하고 있습니다.

 

값 타입의 경우 인라인 할당(메모리에 새로운 값 할당)을 통해 복사가 일어납니다. 하지만 메모리 사용이 큰 경우 잦은 복사가 일어나면 이것도 오버헤드일 수도 있지만, COW 방식을 사용해 최적화를 진행하고 있다 소개합니다. (String, Array, Dictionary)가 해당

 

COW방식은 String, Array, Dictionary의 값 복사가 발생할 때, 값 변경이 없다면 레퍼런스 주소를 참고하게 됩니다. 즉, 값 변경이 일어날 경우 인라인 할당이 발생하는 메커니즘입니다.