C# Regex Source Generator — 컴파일 타임 정규식

개요

.NET 7에서 도입된 [GeneratedRegex] 어트리뷰트는 정규식을 런타임이 아닌 컴파일 타임에 C# 코드로 변환합니다. 런타임 Regex.Compile()보다 JIT 없이 최적화된 코드를 생성해 첫 실행 속도와 AOT 호환성을 모두 개선합니다.

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1. 기본 사용법

using System.Text.RegularExpressions;

public partial class EmailValidator
{
    // 컴파일 타임에 Regex 구현 코드 생성
    [GeneratedRegex(
        @"^[a-zA-Z0-9._%+-]+@[a-zA-Z0-9.-]+\.[a-zA-Z]{2,}$",
        RegexOptions.IgnoreCase)]
    private static partial Regex EmailRegex();

    public static bool IsValid(string email) =>
        EmailRegex().IsMatch(email);
}

// 사용
bool ok = EmailValidator.IsValid("[email protected]"); // true

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2. 런타임 Regex와 비교

public partial class Patterns
{
    // ❌ 매 호출마다 파싱 (가장 느림)
    static bool SlowCheck(string s) =>
        Regex.IsMatch(s, @"\d{3}-\d{4}");

    // ✅ 한 번 컴파일, 캐시됨 (중간)
    static readonly Regex _compiled =
        new Regex(@"\d{3}-\d{4}", RegexOptions.Compiled);

    // ✅✅ 컴파일 타임 생성 (가장 빠름, AOT 안전)
    [GeneratedRegex(@"\d{3}-\d{4}")]
    private static partial Regex PhoneRegex();
}

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3. 다양한 옵션

public partial class Parsers
{
    // 멀티라인 + 대소문자 무시
    [GeneratedRegex(@"^hello$",
        RegexOptions.Multiline | RegexOptions.IgnoreCase)]
    public static partial Regex HelloLine();

    // 타임아웃 설정 (무한 루프 방지)
    [GeneratedRegex(@"(a+)+b",
        RegexOptions.None,
        matchTimeoutMilliseconds: 1000)]
    public static partial Regex SafePattern();

    // 명명된 그룹 캡처
    [GeneratedRegex(
        @"(?<year>\d{4})-(?<month>\d{2})-(?<day>\d{2})")]
    public static partial Regex DatePattern();
}

// 명명된 그룹 사용
var match = Parsers.DatePattern().Match("2024-03-15");
if (match.Success)
{
    string year  = match.Groups["year"].Value;   // "2024"
    string month = match.Groups["month"].Value;  // "03"
    string day   = match.Groups["day"].Value;    // "15"
}

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4. Span 기반 오버로드

public partial class SpanParsers
{
    [GeneratedRegex(@"\b\w+\b")]
    private static partial Regex WordPattern();

    public static int CountWords(ReadOnlySpan<char> text)
    {
        // .NET 7+: Span<char> 직접 매칭 (할당 없음)
        int count = 0;
        foreach (var _ in WordPattern().EnumerateMatches(text))
            count++;
        return count;
    }

    // 모든 매치 열거 (할당 최소화)
    public static IEnumerable<string> ExtractWords(string text)
    {
        foreach (Match m in WordPattern().Matches(text))
            yield return m.Value;
    }
}

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5. 벤치마크 결과

| Method           | Mean      | Allocated |
|----------------- |----------:|----------:|
| RuntimeNew       | 2,145 ns  | 1,456 B   |
| RuntimeCompiled  |   312 ns  |     0 B   |
| GeneratedRegex   |   198 ns  |     0 B   |

- GeneratedRegex는 RuntimeCompiled 대비 ~36% 빠름
- 첫 호출에서 JIT 비용 없음
- NativeAOT 환경에서 유일하게 지원됨

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6. 복잡한 패턴 예시

public partial class LogParser
{
    // 로그 라인 파싱: [2024-03-15 10:30:00] ERROR Message
    [GeneratedRegex(
        @"^\[(?<ts>\d{4}-\d{2}-\d{2} \d{2}:\d{2}:\d{2})\] " +
        @"(?<level>DEBUG|INFO|WARN|ERROR) (?<msg>.+)$",
        RegexOptions.Compiled)]
    private static partial Regex LogLine();

    public record LogEntry(DateTime Timestamp, string Level, string Message);

    public static LogEntry? Parse(string line)
    {
        var m = LogLine().Match(line);
        if (!m.Success) return null;

        return new LogEntry(
            DateTime.Parse(m.Groups["ts"].Value),
            m.Groups["level"].Value,
            m.Groups["msg"].Value);
    }
}

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7. AOT 호환성

// NativeAOT 빌드에서 Regex.Compile()은 지원 안 됨
// [GeneratedRegex]는 완전 AOT 호환

// .pubxml 또는 csproj
// <PublishAot>true</PublishAot>

// AOT 환경에서 동적 Regex가 필요하면:
// RegexOptions.None 사용 (인터프리터 방식, 느리지만 동작함)
var regex = new Regex(pattern, RegexOptions.None);

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정리

[GeneratedRegex]는 정적으로 알 수 있는 모든 정규식 패턴에 사용하세요. 컴파일 타임 생성으로 첫 실행 지연이 없고 NativeAOT와 호환됩니다. 클래스에 partial 키워드를 붙이고 메서드를 private static partial Regex로 선언하면 Source Generator가 구현을 자동 생성합니다. EnumerateMatches(ReadOnlySpan<char>)로 힙 할당 없는 고성능 텍스트 스캔이 가능합니다.