[ios] Copy On Write는 어떤 방식으로 동작하는지 설명하시오.

[AKAPUCH]

Copy On Write는 어떤 방식으로 동작하는지 설명하시오.

관련 링크

• swift의 타입과 메모리 저장 공간
• Copy on Write in Swift

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값 타입과 참조타입

• 스위프트에는 타입에는 크게 값(value) 타입, 참조(reference) 타입이 있습니다.
• 일반적으로 값 타입은 메모리의 영역 중 스택(stack), 참조 타입은 힙(heap) 영역에 할당되는 것으로 알려져 있습니다.
• 각 타입이 다른 변수에 할당이 되는 경우 힙 영역의 존재하는 참조타입(class, closure)은 참조 카운팅 등 고려할 요소가 많기 때문에 실제 값을 복사하기보다는 원본 타입에 대한 참조만 발생하고, 값 타입은 실제 값에 대한 복사가 일어나 같은 값을 지니는 또 하나의 변수가 만들어집니다.

그래서 Copy-On-Write가 뭔데?

• collection들(Set, Array, Dictionary, String)은 구조체이기에 값 타입이지만 가변적인 길이를 가지기 때문에 내부의 데이터는 실제로 힙에 저장하고 있습니다. 이유는 컴파일 타임에 정확한 크기를 예측할 수 없기 때문에, 힙에 할당 후 그 크기를 증감시킨다고 하네요.
• 이때, collection들은 우리가 알고 있는 값 타입의 복사라면 다른 값에 할당될 시 내부의 값의 실제 복사가 일어나겠죠? 그렇다면 RC등 많은 참조 계산 오버헤드 때문에 엄청나게 많은 메모리가 소모될 껍니다.
• 이를 방지하기 위해 컬렉션의 복사는 참조타입과 동일하게 실제 사본을 생성하지 않고 원본에 대한 참조를 수행합니다. 변화가 일어나기 전까지
• 여기서 말하는 변화란, 참조하고 있는 원본의 수정/삭제/추가가 발생한 시점 이후부터는 참조가 아닌 원래 값 타입의 방식대로 깊은 복사를 수행합니다.

어차피 복사할껀데 무슨 의미가 있지?

• 값에 수정이 발생하지 않고 다른 변수에 할당을 해야하는 상황은 꽤나 빈번하게 발생할 수 있습니다. 그렇게 읽기전용으로만 사용할 변수인데 그때마다 깊은 복사가 발생하면 메모리 낭비가 심하기 때문이죠.

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부록

Q : String의 경우 예외로 짧은 문자열(길이 15이하)은 스택에 저장되고 실제로 짧은 문자열에서 실험해보니 주소가 달라요! 그럼 짧은 문자열은 copy-on-write가 발생하지 않는건가요?

A : 아닙니다. 실험에서 다르다고 확인된 주소는 사실 스택의 주소입니다. 문자열의 경우 짧은 문자열은 스택에 공간이 할당되는 것은 맞는 말이지만, 사실 힙 영역 내부 MALLOC_TINY 영역에도 저장된다고 하네요. 그래서 실험에서처럼 str2 에 str1 을 할당하면 다른 스택 영역을 주소로 사용하게 되나, 힙 영역은 MALLOC_TINY 에 str1이 저장된 주소와 같은 주소를 사용하게 됩니다. 이때 문자열에 변화를 가하게 되면 그제서야 새로운 힙 영역 주소를 사용하게 되면서 copy-on-write가 발생할 것입니다.