Windows API에는 현재 실행 중인 프로세스 및 스레드의 정체를 알려 주는 GetCurrent[Process/Thread]{Id}라는 함수쌍이 있다. Current 다음에 Process가 오느냐 Thread가 오느냐, 그리고 그 뒤에 Id가 붙느냐 안 붙느냐에 따라 2*2 총 4가지 조합이 존재한다.

뒤에 Id가 붙은 함수는 시스템에서 실행 중인 모든 프로세스 및 스레드를 유일하게 식별하는 32비트 정수형(DWORD) 번호를 되돌린다. 그리고 그게 없으면 이들 함수는 HANDLE이라는.. 성격이 좀 다른 번호를 되돌린다. 명목상 포인터 크기와 동일하지만, 64비트에서도 얘 역시 여전히 사실상 32비트 크기만치만 활용된다.

HANDLE로는 ID처럼 프로세스나 스레드를 유일하게 식별할 수 없는 걸까? HANDLE과 ID의 차이는 무엇이며, 둘의 구분은 왜 존재하는 걸까?

답을 얘기하자면 HANDLE은 ID 이상으로 더 무겁고 복잡하며 상태 의존적인 별개의 존재이다.
HANDLE은 일단 커널 오브젝트이다. 값을 얻기 위해 뭔가 운영체제로부터 자원을 할당받고 나중에 반납을 해야 한다. 사용한 뒤에는 마치 열었던 파일을 닫듯이 CloseHandle을 호출해서 닫아 줘야 한다. 단순 ID에는 이런 과정이 필요하지 않다.

그리고 이 HANDLE은 뮤텍스나 이벤트 같은 동기화 오브젝트 중의 하나이다. WaitForSingleObject 함수에다 넘겨서 이 프로세스나 스레드의 실행이 끝날 때까지 기다리는 용도로 사용할 수 있다.
심지어 HANDLE이 가리키는 그 프로세스나 스레드가 실행이 종료됐더라도 그 핸들 자체는 정식으로 닫아 주기 전까지는 여전히 살아 있다.

또한, 값이 다른 여러 HANDLE이 동일한 프로세스나 스레드를 참조할 수 있으며, 동일한 그런 개체에 대해서도 한번 닫았다가 핸들을 다시 얻은 리턴값은 달라질 수 있다. 마치 메모리 할당 함수의 실행 결과처럼 말이다. 그러므로 프로세스나 스레드 실체만을 유일하게 식별하려면 ID를 살펴보는 게 정답이다.

끝으로 결정적으로... GetCurrent**** 함수는 핸들이긴 하지만 좀 특이한 값을 되돌린다. 바로.. 그 함수를 호출하는 프로세스 및 스레드 자기 자신을 의미하는 고정된 상수만을 되돌리기 때문이다. IP 주소로 치면 localhost처럼 말이다. 이 상수 핸들은 CloseHandle을 하지 않아도 된다.

자기 자신 프로세스를 의미하는 상수는 -1 (0xFFFFFFFF)이고, 자기 자신 스레드를 의미하는 상수는 -2 (0xFFFFFFFE)이다.
이 정도면 #define HANDLE_CURRENT_PROCESS 이런 식으로 함수 대신 그냥 매크로 상수로 박아 넣어도 되고.. 프로세스 핸들과 스레드 핸들이 서로 섞여 쓰일 일도 없으니 -1과 -2로 구분조차 하지 않아도 된다. 하지만 Windows API가 처음 만들어질 때 그렇게 되지는 않았다.

비록 저 함수가 고정된 상수만 되돌린다는 것이 공공연한 비밀에 20년이 넘는 관행이 돼 버리긴 했지만, 미래에 이 함수의 리턴값이 바뀔 수도 있으니 꼬박꼬박 함수를 호출해서 핸들값을 사용해 달라는 것이 마소의 방침이다.
Windows NT가 개발된 지 30년이 돼 가는 지금 시점에서 이들 함수의 리턴값이 달라질 가능성은 사실상 0으로 수렴했지만.. 그래도 세상일은 알 수 없으니 말이다.

자기 자신 말고 타 프로세스의 유효 핸들은 아무래도 기존 프로세스 ID로부터 얻는 게 제일 직관적이다. 프로세스 ID는 프로세스 전체를 조회하는 EnumProcesses로부터 얻을 수도 있고 윈도우 핸들로부터 GetWindowThreadProcessId를 호출해서 얻을 수도 있다. 당연히 그 윈도우를 생성한 주체를 얻는다.

그렇게 해서 얻은 프로세스 ID에 대해서 OpenProcess를 호출하면 프로세스 핸들을 얻을 수 있다. 그럼 이 핸들에 대해서는 프로세스를 강제 종료하는 Terminate**** 함수, 아까처럼 실행이 끝날 때까지 기다리는 WaitFor**** 함수, 얘가 64비트인지 여부를 얻는 IsWow64Process, 실행 파일 이름을 얻는 GetModuleFileNameEx 등.. 할 수 있는 일이 몇 가지 있다.

CreateProcess 함수는 새로운 프로그램을 실행하면서 PROCESS_INFORMATION 구조체에다가 새 프로세스의 핸들과 ID, 그리고 primary 스레드의 핸들과 ID 이렇게 네 정보를 모두 쿨하게 되돌려 준다. 그러니 좋긴 하지만.. 이것들을 사용하지 않는다면 즉시 CloseHandle도 잊지 말고 해 줘야 resource leak를 방지할 수 있다.

스레드에 대해서도 프로세스와 비슷하게 스레드 ID로부터 유효 핸들을 얻는 OpenThread라는 함수가 있다. 하지만 저 함수는 OpenProcess와 달리, 본인이 지난 수십 년의 프로그래밍 커리어 전체를 통틀어 한 번도 사용한 적이 없었다.

일단, 내 코드가 생성한 스레드라면 그냥 CreateThread의 리턴값을 받아 두면 되니, 별도의 방법으로 스레드 핸들을 얻을 필요가 없기 때문이다. 저렇게 스레드 핸들을 얻는 건 무슨 시스템 유틸리티를 만들고 있어서 내가 생성하지 않은 듣보잡 프로세스 내지, 내 프로세스 안에서도 타인의 듣보잡 스레드를 건드려야 할 때나 필요하다. 그리고 그런 일은 일반적으로는 잘 없다.

그리고 스레드 핸들은 그냥 끝날 때까지 대기할 때(WaitFor***), 아니면 우선순위를 조절할 때(SetThreadPriority) 정도..?? 프로세스 핸들만치 무슨 정보를 얻고 쓸 일이 별로 없기도 하다. 그러니 자기 자신을 가리키는 가짜 핸들을 얻는 GetCurrentThread도 쓸 일이 거의 없다. 강제 종료 역시 TerminateThread는 TerminateProcess보다 훨씬 더 위험하며 훨씬 더 비추되는 짓이고 말이다.

프로세스나 스레드의 실행이 종료되는 것하고 해당 프/스를 가리키던 핸들이 완전히 해제되는 것은 완전히 별개의 일이다. 심지어 Terminate*를 호출해서 강제로 실행을 중단시켰더라도 거기에다 넘겨줬던 핸들은 CloseHandle을 따로 해 줘야 한다.

AttachThreadInput이라든가 SetWindowsHookEx 같은 UI 함수에서 스레드를 지정할 때는 그냥 간편하게 ID를 지정하는 것만으로 충분하다. 굳이 핸들값을 주지 않아도 된다.
이런 여러 이유들로 인해 스레드 핸들은 프로세스 핸들보다 쓰이는 빈도가 낮다.

이상이다.
이런 것들은 Windows 프로그래밍에서 완전 기초 내용이다. 하지만 기본기 복습 차원에서 프로세스와 스레드, 그리고 핸들과 ID의 관계를 이렇게 한번 정리해 놓고 싶다는 생각이 코딩 중에 문득 들었다.

Posted by 사무엘

2020/03/15 08:34 2020/03/15 08:34
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