[Swift] Copy On Write
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0. 서론
iOS 면접질문을 찾던 중이였던가… 그냥 공부중이였나… 기억은 확실이 나지 않지만 어제 ‘Copy On Write’라는 키워드를 보고 처음 보는 키워드여서 궁금해서 찾아보게 되었다.
1. Copy On Write(COW)
일단 ‘Copy On Write’라는 키워드가 지닌 의미를 먼저 보자.
때때로 암시적 공유 또는 섀도잉이라고도 불리는 COW(Cocopy-on-write)는 수정 가능한 리소스에 대한 “복제” 또는 “복사” 작업을 효율적으로 구현하기 위해 컴퓨터 프로그래밍에 사용되는 자원 관리 기술이다. 리소스가 중복되었지만 수정되지 않은 경우, 새 리소스를 만들 필요가 없다. 리소스는 복사본과 원본 간에 공유할 수 있다. 수정은 여전히 복사본을 만들어야 하므로 리소스 복사 작업은 첫 번째 수정까지 연기된다. 이러한 방식으로 리소스를 공유함으로써, 수정되지 않은 복사본의 자원 소비를 크게 줄이는 동시에 자원 수정 작업에 작은 오버헤드를 추가할 수 있다. (Wikipedia - Copy-on-write)
아하 이게 바로 COW 구나… 의미로는 알겠는데 아직 어떤식으로 쓰이는지 감이 잘 안온다. 코드 예시를 통해 보자.
// 매개변수의 메모리주소를 리턴하는 함수
func address(of object: UnsafeRawPointer) -> String {
let address = Int(bitPattern: object)
return String(format: "%p", address)
}
var arrayA = [1, 2, 3, 4, 5]
var arrayB = arrayA
print(address(of: &arrayA))
print(address(of: &arrayB))
print("------------------")
arrayB.append(6)
print(address(of: &arrayA))
print(address(of: &arrayB))
#=> prints 0x600002108750
#=> prints 0x600002108750
#=> prints ------------------
#=> prints 0x600002108750
#=> prints 0x600002904020
#=> prints 0x6000021087a0코드를 보면 arrayA변수에 Collection 타입을 할당했고 arrayB 변수에는 arrayA를 할당했다.
내가 알고있는 사실로는 Collection 타입은 struct 이기 때문에 인스턴스 자체가 할당되면 값은 복사된다고 알고있다.
하지만 메모리주소를 확인해보면 arrayA, arrayB 두 변수가 가리키는 메모리주소는 동일한 것을 알 수 있다.
그리고 arrayB의 값을 변경하게 되면 그때야 비로소 arrayB의 메모리 주소가 변하는 것을 볼 수 있다.
이렇게 Swift에서는 Collection 타입같은 Value 타입의 경우 COW를 통해 성능을 최적화 하였다고 명시되어있다.
All standard library containers in Swift are value types that use COW (copy-on-write) to perform copies instead of explicit copies. In many cases this allows the compiler to elide unnecessary copies by retaining the container instead of performing a deep copy. (Swift 깃헙 레포지토리에서)
2. Copy On Write with Value Type
Value 타입은 모두 COW를 가지고 있다 이거지?
그럼 가장 많이 사용하는 Value 타입인 String 타입도 똑같이 동작하는지 확인해보자.
var strA = "안녕하세용"
var strB = strA
print(address(of: &strA))
print(address(of: &strB))
#=> prints 0x100008008
#=> prints 0x100008018“엥? String은 왜 주소가 다르냐?!” 라는 생각이 들었는데, naljin님의 블로그를 통해서 이유를 확인할 수 있었다.
UnsafeRawPointer를 인자로 받는 함수에 Array를 전달하는 것은 Array 인자의 첫번 째 배열 인자의 주소를 전달하는 것이다. 따라서 Array들이 같은 저장공간을 사용한다면 동일한 값이 나오게 된다. UnsafeRawPointer를 인자로 받는 함수에 String을 전달하는 것은 String을 나타내는 ‘임시 UTF-8의 Pointer’를 전달하는 것이다. 따라서 이 주소는 같은 String일지라도 매 호출마다 달라질 수 있다.
UnsafeRawPointer에 대해 제대로 이해하고 있어야 제대로 이해가 되겠지만, 간단히 정리해보면 타입에 따라 어떤 주소값을 전달하는지 메커니즘이 다른것으로 이해하면 될 것 같다!
3. 마무리
오늘은 Copy On Write의 개념을 알게되었다.
이번 내용은 실제 개발에 응용할 때도 중요하지만 CS적인 개념을 알아간다는데에 더 의미가 있던것 같다.
CS 공부도 하고, iOS 개념도 공부하고, 알고리즘 공부도 하고, 코딩도 해야할텐데 언제 다하지…
참고 : Wikipedia, Copy-on-write
(https://en.wikipedia.org/wiki/Copy-on-write)
참고 : 냄수, [iOS] Swift Memory - COW (Copy On Write)
(https://nsios.tistory.com/56)
참고 : GitHub, apple/swift
(https://github.com/apple/swift/blob/main/docs/OptimizationTips.rst#id4)
참고 : naljin, [Swift] Value Type의 메모리 주소
(https://sujinnaljin.medium.com/swift-value-type의-메모리-주소-7d4c3de73b11)
참고 : 유셩장, iOS) [번역] Swift의 Copy-on-Write 메커니즘
(https://sihyungyou.github.io/iOS-copy-on-write/)
참고 : StackOverflow, How to prove “copy-on-write” on String type in Swift
(https://stackoverflow.com/questions/46747363/how-to-prove-copy-on-write-on-string-type-in-swift)</br>