📚 오늘의 학습
이전에 공부한 조건문과 반복문, 배열과 컬렉션, 메서드와 구조체에 대해서 정리하고
3주차 강의 클래스와 객체, 상속과 다형성, 고급문법 및 기능을 수강 후 정리할 생각이다.
C# 문법 정리
아래 노션 링크에 배웠던 개념을 정리하였다.
아래는 금일 정리한 개념이다.
💡 약점 정리 & 의문 정리
1. 리스트와 연결 리스트의 연속성
List는 연속성을 가지고,
LinkedList는 불연속적이다.
여기서 연속성은 무엇을 의미하는 것일까?
연속성이란 메모리 상에서 데이터가 연속된 공간에 배치되어 있는 성질을 의미한다.
예를 들어,
- 연속적:
[0x100] → [0x104] → [0x108] → ... - 불연속적:
[0x100] → [0x1A0] → [0x0F0] → ...(이동 포인터 필요)
리스트의 내부 구현은 배열이기에 연속성을 가지고
연결리스트는 노드들이 연결되어 있는 구조로 각 노드는
Next와 Previous 포인터를 통해 연결된다.
따라서 메모리상에 연속성은 없으며
노드를 따라가야 하기 때문에 인덱스로 접근이 불가하고
노드들이 메모리 여기저기 흩어져 있어 캐시 효율이 낮다.
이해를 위한 시각화 예시이다
List<T>:
[10][20][30][40]
↑ ↑ ↑ ↑
0x100 0x104 0x108 0x10C ← 메모리상 연속
LinkedList<T>:
[10] → [20] → [30]
| | |
0x12A 0x1F0 0x0E4 ← 포인터로만 연결, 메모리 주소는 불규칙
2. 값 타입 구조체를 연속적으로 배열로 처리하면 메모리 성능에 어떤 이점이 생길까?
C#에서 구조체를 값 타입이다.
값 타입은 메모리에서 연속적으로 배치되는 특성이 있다.
이 말은, 구조체 배열을 만들면 해당 구조체들이 메모라 상에서 서로 인접하게 저장된다는 뜻이다.
예를 들어
struct Point { public float x, y; }
Point[] points = new Point[3];이렇게 선언한 구조체 배열은 메모라에서 다음과 같이 정렬된다.
[Point(0)] [Point(1)] [Point(2)]즉, 구조체의 데이터들이 물리적으로 붙어있게 저장된다.
배열처럼 메모리가 연속되어 있으면 CPU는 한 번에 여러 개의 데이터를 불러올 수 있다. 반복문에서 연속적인 데이터를 처리할 때 성능이 크게 향상된다.
for (int i = 0; i < points.Length; i++)
{
points[i].x += 1.0f;
}위와 같은 반복문은 CPU가 데이터를 예측하여 미리 메모리를 가져올 수 있기 때문에 빠르게 처리된다.
따라서 캐시 효율이 높다.
또한 구조체는 힙이 아닌 스택 또는 고정된 메모리 공간에 저장된다.
클래스를 배열로 만들면 각 요소가 힙 메모리에 따로 생성되므로
GC의 대상이 되고, 메모리 관리가 더 복잡해진다.
하지만 구조체 배열은 스택 또는 연속된 블록에 저장되므로 GC가 신경 쓸 일이 없고, 더 빠르게 생성되고 제거될 수 있다.
반면 클래스 배열은 참조 타입이라서.
배열을 만들어도 실제 데이터는 힙에 흩어져 저장된다.
배열 안에는 객체를 가맄키는 포인터만 저장되며, 각 객체의 위치는 메모리 상 불규칙하게 된다.
그렇다면 Unity에서 이러한 이점을 어떻게 활용할 수 있을까?
내 지식 선에서는 일반 구조체 배열을 활용한 반복 연산 정도 떠올릴 수 있을 것 같다.
struct HitInfo //구조체 선언
{
public Vector3 point;
public float distance;
}
HitInfo hits = new HitInfo[100]; //구조체 배열 생성
for(int i = 0; i<hits.Length; i++)
{
if(hist[i].distance < 5f)
Process(hits[i]);
}이러한 구조 좀 더 고속 처리가 가능 할 거 같다.
활용 팁으로
- 대량의 데이터를 다루는 경우에는 구조체 배열을 우선 고려하자.
- Unity에서 성능 이슈가 발생하는 반복 연산 구조는 구조체 기반으로 리팩토링해보면 큰 효과가 날 수 있다.
- 단, 구조체가 너무 크거나 복잡하면 복사 비용이 증가하므로 주의가 필요하다.
나중에 대량 오브젝트로 한번 성능 차이가 있는지 실험해서 노션에 게시해보려 한다
💭 오늘의 회고
- 지금까지 List vs LinkedList 차이를 단순히 "배열과 노드" 정도로만 이해했었는데, 메모리 연속성과 캐시 적중률이라는 근본적인 이유를 이해하게 되었다.
- 구조체를 더 적극적으로 활용하고 싶다는 생각이 들었고, Unity에서 대량 연산 최적화할 때 큰 도움이 될 수 있음을 느꼈다.
- 내일은 더 정리를 깔끔하게...!
