Swift에서 성능을 좌우하는 3가지 요소와 프로토콜 채택에 따른 구조체의 성능 변화

[yyeonjju]

Apple이 WWDC에서 발표한 Swift의 성능에 영향을 미치는 3가지 요인

• Allocation
  • 인스턴스의 메모리 위치 (Stack or Heap)
  • stack에 위치할 경우 성능에 유리하다
• Reference Counting
  • 인스턴스가 참조될 시, 참조를 카운팅 하는지.
  • 참조 카운팅을 하는 경우, 참조 카운팅이 0이 되면 메모리에서 해제하며 메모리 누수 발생을 조심해야한다.
• Method Dispatch
  • 메서드 실행방식이 Static(Direct)방식인지 Dynamic(Table)방식인지.
  • Static(Direct)방식일 경우에 성능에 유리하다.

우리가 가장 자주 접하는 단순한 struc와 class의 성능차이

Struct

• Stack 에 할당
• Heap에 동적으로 할당되지 않으니 Reference Counting을 수행하지 않음
• Struct는 상속이 불가능하여 별도의 V-Table을 가지고 있지 않기 때문에 컴파일 시점에 Static Method Dispatch를 수행합니다.

Class

• Heap에 동적 할당
• 인스턴스의 수명을 관리하기 위해 Reference Counting 을 수행
• 상속이 가능하여 V-Table을 가지고 있기에 런타임에서 Dynamic Method Dispatch를 수행합니다.

protocol + struct의 성능

구조체와 클래스의 비교에서 볼 수 있듯이 일반적으로는 struct를 사용하는게 성능면에서 유리할 수 있다.

하지만 우리는 struct 단일로 코드를 작성하기도 하지만 protocol과 함께 다형성을 구현할 수도있다. struct + protocol는 왜 필요하고 이 경우에 어떻게 값을 저장하고 메서드를 실행하는지에 대해서는 Virtual Table과 Witness Table와 프로토콜 타입의 struct를 저장하는 특이한 방법 Existential Container 에서 살펴보았다.

단순한 struct와 다르게 프로토콜 타입의 구조체의 성능은 어떻게 달라졌을지 알아보자

Small Struct + Protocol

• protocol witness table을 이용해서 런타임에서 메서드를 찾아가는 과정이 생겨 struct이긴 하지만 Dynamic Method Dispatch방식으로 메서드 디스패치합니다.

  Large Struct + Protocol

  • 추가로 value buffer의 크기를 초과하는 거대한 struct의 경우에는 Heap에 저장되고 그로 인해서 Reference Counting까지 수행합니다.
  • ⇒ 이 경우 class를 사용하는 것과 별로 다르지 않은 성능을 가진다는 것을 알 수 있다.

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이번 글에서 알 수 있듯이 같은 struct라고 해서 동일한 성능을 가지는게 아니라 특정상황에서는 성능이 저하될 수 있다. 그래서 성능이 중요한 시점에서는 이런 것도 하나하나 따져보아야하는 것 같다.

다음 글에서는 제네릭의 신비함을 살펴볼건데 제네릭으로 다시 성능 좋아지도록하는 방법이 있다!