클로저(Closure)는 C#과 같은 현대 프로그래밍 언어에서 매우 중요한 개념입니다.
이번 포스팅에서는 클로저의 기본적인 이해와 C#에서 클로저가 어떻게 사용되는지에 대해 알아보겠습니다.
클로저(Closure)란 무엇인가?
클로저는 함수가 선언될 때의 환경을 '캡처(Capture)'하여, 그 환경 밖에서도 해당 환경에 접근할 수 있게 하는 기능입니다.
클로저는 내부 함수가 외부 함수의 스코프(Scope)에 접근할 수 있도록 해주며, 이를 통해 프로그램잉에서 강력한 표현력을 제공합니다.
클로저의 작동 원리
클로저는 외부 함수의 변수를 내부 함수가 참조할 때 발생합니다.
내부 함수는 외부 함수의 실행이 끝난 후에도 외부 함수의 변수에 접근할 수 있습니다.
이러한 특성 덕분에, 클로저는 다양한 프로그래밍 상황에서 유용하게 사용됩니다.
C#에서 클로저 사용하기
C#에서 클로저를 사용하는 방법에는 주로 람다식(Lambda Expressions)이나 익명 메서드(Anonymous Method)를 사용하여 생성됩니다.
// 클로저의 간단한 예시
int outerVariable = 10;
Func<int, int> adder = x => x + outerVariable;
Console.WriteLine(adder(5)); // 출력: 15
// 외부 변수 변경 후 클로저 사용
outerVariable = 20;
Console.WriteLine(adder(5));이 코드에서 'adder' 함수는 'outerVariable'을 캡처하여 사용합니다.
'outerVariable' 의 값이 변경되면, 'adder'함수에 의한 계산 결과도 달라집니다.
이렇게만 작성하면 이해가 어려울수 있어서 쉬운 예시를 준비했습니다.
예를 들어, 우리가 어떤 숫자를 더하는 함수를 만들었다고 가정합니다.
- 함수 생성 시점의 환경: 우리는 이 함수가 특정 숫자를 더하도록 설정합니다. 예를 들어, "5를 더하는 함수"를 만들었다고 합시다.
- 함수 사용 시점: 이제 이 함수를 다른 곳에서 호출합니다. 호출할 때, 이 함수는 "5를 더한다"는 정보를 기억하고 있으므로, 어떤 숫자에도 5를 더할 수 있습니다.
- 클로저의 역할: 이런 식으로, 함수는 자신이 만들어질 때의 정보(여기서는 5를 더해야 한다는 것)를 "캡처"하여, 나중에도 그 정보를 사용할 수 있습니다.
여기까지만 이야기 하면 "클로저는 무조건 사용해야 한다"라는 생각이 들 수 있습니다.
지금부터는 클로저를 사용할 때 고려해야 할 내용들을 알려드리겠습니다.
클로저를 사용할 때 고려사항
- 메서드 레서펀스의 할당: C#에서 모든 메서드 레퍼런스는 참조 타입입니다. 이는 메서드 레퍼런스가 힙(heap)에 할당됨을 의미하며, 이는 익명 메서드나 람다 식에도 해당됩니다.
- 클로저의 메모리 사용 증가: 클로저는 외부 범위의 변수를 "캡처"합니다. 이 때문에 클로저를 사용하면 필요한 메모리 야이 증가할 수 있습니다.
C#에서는 클로저와 익명 메서드는 코드를 간결하고 유연하게 만들어 주지만,
성능에 민감한 상황에서는 사용에 주의가 필요합니다.
특히 메모리 사용과 실행 시간에 영향을 줄 수 있기 때문에, 이를 고려하여 적절히 사용하는 것이 중요합니다.
다음은 람다식이나 익명 메서드를 자주 사용하는 C# LINQ에 대해서 연관 지어서 알아보겠습니다.
LINQ와 클로저
LINQ(Language Integrated Query)는 C#에서 강력한 데이터 쿼리 기능을 제공합니다.
LINQ를 사용하면 데이터 컬렉션에 대해 선언적인 쿼리를 작성할 수 있으며, 이 과정에서 람다식이나 익명 메서드가 자주 사용됩니다.
LINQ 쿼리의 메모리 사용 및 최적화와 관련하여 몇 가지 중요한 포인트가 있습니다.
- 클로저 사용: LINQ 쿼리 내에서 람다식을 사용하면 클로저가 발생할 수 있습니다.
예를 들어, LINQ쿼리가 외부 변수를 참조하면, 해당 변수는 클로저에 의해 캡처됩니다. - 메모리 할당: 클로저에 의해 캡처된 변수는 메모리에 유지됩니다.
따라서, 쿼리가 실행되는 동안 추가적인 메모리가 사용될 수 있습니다.
LINQ의 메모리 사용 팁
- 지연 실행(Lazy Evaluation): LINQ 쿼리는 지연 실행을 사용합니다. 즉, 쿼리가 실제로 열거도리 때까지 실행되지 않습니다. 이는 메모리 사용을 줄일 수 있지만, 쿼리의 반복 실행이나 쿼리 결과의 재사용이 필요한 경우에는 오히려 불리할 수 있습니다.
- 중간 컬렉션: 일부 LINQ 연산은 중간 결과를 저장하기 위해 추가적인 컬렉션을 생성할 수 있습니다. 이는 특히 큰 데이터 세트를 처리할 때 메모리 사용량에 영향을 줄 수 있습니다.
- 최적화 전략: 메모리 사용을 줄이기 위해서는 LINQ 쿼리를 최적화해야 합니다. 예를 들어, 'Where'절을 먼저 사용하여 데이터 세트의 크기를 줄인 다음, 'Select'를 사용하거나, 불필요한 연산을 피하는 것이 좋습니다.
예시 코드: 비효율적인 LINQ 사용
var largeListOfNumbers = Enumerable.Range(1, 1000000).ToList();
// 불필요한 중간 컬렉션 생성
var filteredNumbers = largeListOfNumbers.Where(n => n % 2 == 0).ToList();
var processedNumbers = filteredNumbers.Select(n => n * 2).ToList();예시 코드: 효율적인 LINQ 사용
var largeListOfNumbers = Enumerable.Rnage(1, 1000000);
// 지연 실행과 파이프라인 연산
var optimizedNumbers = largeListOfNumbers
.Where(n => n % 2 == 0)
.Select(n => n * 2);
foreach (var num in optimizedNumbers)
{
// 필요한 작업 수행
}
이 코드에서는 다음과 같은 최적화가 이루어집니다.
- 중간 컬렉션을 만들지 않고, 필요한 연산을 연쇄적으로 연결합니다. 'Where'와 'Select'는 지연 실행되므로, 실제로 열거가 필요할 때만 연산이 수행됩니다.
- 결과를 리스트로 변환하지 않고, 필요할 때 직접 열거합니다. 이는 메모리 사용량을 줄이고, 성능을 향상시킵니다.
최적화를 위한 팁
- 쿼리 최적화: 쿼리를 신중하게 작성하여 불필요한 연산을 피하고, 가능한 한 최소한의 데이터만 처리하도록 합니다.
- 결과 캐싱: 자주 사용되는 쿼리 결과는 재계산을 피할 수 있습니다.
- 메모리 프로파일링: 애플리케이션의 메모리 사용 패턴을 이해하기 위해 메모리 프로파일러를 사용합니다.
결론
클로저와 익명 메서드, LINQ는 C# 프로그래밍에서 강력한 도구입니다. 하지만, 이들을 사용할 때는 메모리 사용량과 성능에 민감한 상황을 고려해야 합니다. 코드의 목적과 성능 목표에 맞춰 최적의 방법을 선택하고, 필요에 따라 최적화를 진행하는 것이 중요합니다.
글 작성에 참고한 링크
for 문에서 AddListener 람다식은 주의해야한다. (AddListener for loop)
C# Closure 이해하기]
클로저 및 익명 메서드
## [C#] 캡처(Capture feat. 람다식)
