마이크로소프트 Windows라는 운영체제는 GUI 요소인 '창'(window)에서 모티브를 따서 작명되었다. 그 이름이 암시하듯, Windows는 창을 만들고 제어하는 것이 프로그래밍에서 큰 비중을 차지하며, 창과 창끼리의 의사소통은 메시지라는 놈을 통해서 행해진다. 이건 프로그래머라면 이미 다 잘 아는 내용일 것이다.
메시지는 굳이 GUI를 만들지 않더라도 응용 프로그램간에 데이터를 공유하고 스레드 동기화가 갖춰진 통신을 하는 데 상당히 유용한 수단이다. 오늘날 같은 보호 모드 멀티태스킹/멀티스레드 환경에서도 과거의 16비트 시절 같은 직관적인 통신 메커니즘을 제공하기 위해 운영체제가 밑에서 알아서 신경 써 주는 게 많기 때문이다. 그래서 그 기능만 쓰라고 message-only 윈도우라는 것도 있다.
메시지는 자신이 어떤 메시지인지를 나타내는 정수와, 덧붙일 수 있는 추가 숫자 정보 두 종류로 구성된다. 일명 wParam, lParam인데, 16비트 시절에는 메시지, wParam, lParam의 크기가 각각 16, 16, 32비트였다. 그것이 32비트 기계에서는 모두 32비트 크기로 확장되었고, 64비트에 와서는 msg만 그대로이고 나머지 둘은 64비트로 더 커졌다.
이론적으로 아무 숫자나 담아서 메시지로 전달할 수 있다. 그러나 운영체제는 내부적으로 다음과 같은 방식으로 메시지의 용도를 정해 놓고 있다. 이는 마치 운영체제가 메모리 주소의 용도를 영역별로 나눠서 정해 놓은 것과 동일한 맥락이다. (MS-DOS 호환용, 응용 프로그램용, 커널용 등)
첫째, 0부터 WM_USER-1까지 총 1024개의 메시지는 시스템 메시지로서 그 의미가 예약되어 있다.
0인 WM_NULL은 의도적으로 아무 일도 하지 않는 메시지로 비워 놨지만, 그 뒤부터 WM_CREATE(1), WM_DESTROY(2) 같은 것은 아마 윈도우 1.0 시절부터 있었을 기초 메시지들이다..
글자 입력란에는 cursor라고 하여, 공식적으로는 caret이라고 불리는 반전 사각형이 깜빡거린다. 이건 WM_TIMER로 구현했을 법도 해 보이는데 Spy++ 같은 프로그램으로 확인해 보면 그렇지 않다. 메시지 코드는 0x118이고 winuser.h에 WM_* 형태로 문서화되지 않은 비공개 내부 메시지에 따라 동작한다. 신기하지 않은가? (그 주변의 0x117이나 0x119대엔 당연히 공개된 WM_*메시지들이 꽉 차 있음.) 게다가 의미가 뭔지는 모르겠지만 wParam과 lParam에도 그냥 0이 아니라 뭔가 메모리 주소처럼 보이는 값들이 있다.
사용자는 0x1000 이내의 영역에 있는 숫자에다가 나만의 의미를 부여해서는 안 된다. 지금은 쓰이지 않아도 나중에 운영체제가 찜할 가능성이 있다. 가령, 마우스 휠의 움직임을 감지하는 WM_MOUSEWHEEL은 윈도우 98에서 정식으로 새로 추가되었고, 터치스크린 입력을 감지하는 WM_TOUCH 같은 메시지는 윈도우 7에서 추가되었다.
이런 식으로 Windows가 버전업되면서, 메시지가 미래에 자꾸 추가될 수 있다. 개인적으로 최소한 4096개도 아니고 1024는 공간이 너무 부족하지 않나 하는 생각도 든다. 나중에는 이 공간이 메시지들로 다 차 버리고, 추가 메시지는 WM_EXTEND_MSG 같은 최후의 메시지 하에서 부가 정보는 wParam과 lParam에 담겨 오게 되지 않을까? =_=;;
운영체제 메시지 중에는 WM_SETTEXT, WM_GETTEXT이라든가 심지어 WM_COPYDATA처럼 포인터를 통한 데이터 전달이 필요한 것도 있다. 운영체제의 SendMessage 함수는 그런 메시지를 다른 프로세스에다가 보내라고 사용자가 요청할 경우, 자체적으로 공유 메모리를 생성하여 메모리 주소 변환을 하고, 텍스트의 경우 심지어 ANSI/유니코드 변환까지 자동으로 한다. 그러니, lParam을 포인터로 인식하는 시스템 메시지에다가 엉뚱한 숫자를 집어넣어서 보냈다간 큰일난다. 아울러 포인터를 전달해야 하는 메시지는 SendMessage로만 전달 가능하지, PostMessage로는 되지 않게 운영체제가 막는다.
또한 일부 메시지는 반드시 특정 방법만 이용하여 생성해야 하는 것도 있다. 가령, WM_PAINT는 invalidate region을 만드는 함수를 호출해서 운영체제가 생성하도록 해야 하지, 응용 프로그램이 메시지 자체만을 인위적으로 만들어 내서는 안 된다. 실제로 실험을 해 보지는 않았지만, 없는 WM_PAINT를 페이크로 사칭하여 생성하는 것은 운영체제가 아마 안전을 위해 금지하지 않을까 싶다.
요컨대 WM_USER 이내의 메시지는 용도가 운영체제에 의해 예정되고 그에 따른 특수 처리가 추가될 여지가 있는 영역이므로, 사용자가 사칭하거나 조작해서는 안 된다.
그 다음 둘째 계층은 WM_USER부터 WM_APP까지 3만여 개 남짓한 영역이다.
이 메시지는 각 윈도우들이 자체적으로 의미와 용도를 마음대로 정해서 쓸 수 있다. 즉, 윈도우 클래스(RegisterClass)별로 의미가 완전히 private하다.
내가 뭔가 새로운 커스텀 컨트롤을 개발해서 이 컨트롤을 조작하는 수단을 윈도우 메시지라는 형태로 제공하고 싶다면, 각종 커스텀 메시지들을 (WM_USER + xxx)의 형태로 정의하면 된다.
임의의 크기의 데이터를 다른 프로세스끼리 전달하려면 프로그래머가 알아서 주소 marshalling를 하든가, WM_COPYDATA로 주고받을 구조체 스펙을 정하든지, 아니면 짤막한 문자열만 잠시 주고받으려면 atom에다 등록하여 atom 번호만 주고받든지 해야 한다. 뭐, atom은 오늘날에 와서는 거의 구닥다리 메커니즘으로 전락하긴 했지만.
리스트 박스나 콤보 박스는 Windows 1.0 시절부터 있었던 워낙 붙박이이다 보니 LB_ADDSTRING이나 CB_GETCURSEL 같은 메시지는 놀랍게도 앞의 시스템 메시지 영역에 들어있다. 그러니 그 메시지는 값만 보고도 대상 윈도우가 뭔지 볼 필요도 없이 문맥 독립적으로 용도를 추측할 수 있다. 대상 윈도우가 무엇이든 간에 LB_ADDSTRING의 lParam에는 언제나 포인터가 들어있다고 가정할 수 있다.
그러나 사용자 메시지부터는 얘기가 달라진다. WM_USER+1이라는 값을 갖는 메시지는 어느 윈도우가 받느냐에 따라서 처리가 완전히 달라진다. 붙박이 시스템 컨트롤 말고, 32비트 시절에 나중에 도입된 공용 컨트롤도 이제는 아이템을 추가하고 삭제하는 등의 자신의 메시지들은 시스템 영역에 있지 않고 이 사용자 영역에 있다.
따라서 메시지가 하는 일에 따라 부가정보를 변조하는 hook 같은 걸 만든다면, 메시지의 값만 볼 게 아니라 그 메시지를 받는 대상 윈도우의 클래스 이름도 확인해야 한다. 이건 철저하게 문맥 의존적인 메시지인 셈이다.
운영체제(시스템) 메시지, 그리고 사용자 메시지 이렇게 둘이 갖춰지면 끝인 것 같은데 플랫폼 SDK를 보니 셋째 계층인 WM_APP라는 것도 있다. 이건 도대체 뭘까?
이것은 내부적인 처리 방식의 차이에 따른 구분이 아니라 그냥 용도에 따른 명분상의 구분이다.
결론부터 말하자면 이 계층은 응용 프로그램이 어떤 컨트롤에다 서브클래싱을 한 뒤, 응용 프로그램이 새로운 윈도우 프로시저에다 보내 주는 '반사'(reflect) 메시지를 여타 메시지들과 구분하기 위해 존재하는 영역이다. 에디트 컨트롤을 예로 들면, 글자색과 배경색을 바꾼다거나 25자리 제품 시리얼 번호를 입력받는데 5자리마다 '-'를 자동으로 추가하는 것 같은 자잘한 동작 방식을 변경하고 싶을 때 서브클래싱을 이용한다.
일반적으로 컨트롤은 어떤 일이 일어났다는 통지를 부모 윈도우에다 WM_COMMAND(붙박이 컨트롤)나 WM_NOTIFY(공용 컨트롤)의 형태로 보내 주는데, 그때 해야 하는 처리가 천편일률적으로 정해져 있기 때문에 부모 윈도우가 아니라 해당 컨트롤의 서브클래스 프로시저 자신이 도로 받아서 알아서 하게 하고 싶을 때가 있다.
이때 그 통지 메시지는 WM_APP 이후의 영역으로 더해서 보내고, 그 메시지에 대한 처리를 내 custom 윈도우 프로시저에다 넣으면 된다. 이 영역의 메시지는 WM_USER 영역의 메시지, 즉 기존 컨트롤의 메시지와 겹치지 않는다는 보장이 있기 때문이다.
요컨대 시스템 메시지는 그냥 닥치고 global, WM_USER 메시지가 RegisterClass에 종속이라면, WM_APP 메시지는 CreateWindow 종속이라고 생각하면 된다. WM_USER급 메시지의 경우, 해당 윈도우 클래스가 CS_GLOBAL 스타일이 있다면 그 윈도우를 사용하는 모든 프로그램들에서 global 종속이 보장될 것이다.
다음 넷째 계층은 RegisterWindowMessage 함수를 통해 등록된 custom 메시지들에 배당된다.
운영체제 전체를 통틀어서 uniqueness가 보장되는 나만의 고유 메시지를 만들고 싶으면 아무래도 숫자만으로는 무리가 있다. Windows 메시지가 무슨 방대한 128비트짜리 GUID급도 아니니 말이다. 그래서 문자열로부터 0xC000 ~ 0xFFFF 영역에 있는 숫자를 메시지 값으로 얻어 낸다. 아마 hash 연산 같은 걸 쓰겠지.
단, 같은 문자열을 등록하더라도 돌아오는 숫자는 그때 그때 다르다. 그렇기 때문에 RegisterWindowMessage의 리턴값은 프로그램의 컴파일 시점 때 하드코딩으로 박을 수 없다. C++ 언어로 치면 switch문으로 판단을 할 수 없으며 번거롭지만 if를 써야 한다. 하지만 한번 등록된 값은 운영체제가 부팅되어 있는 한 불변이므로, 전역변수의 초기값으로 지정하는 것 정도는 가능하다.
이 custom 메시지는 상당히 유용하다.
시스템 전체에다 메시지 hook을 걸어서 나만의 처리를 하는 프로그램을 만들었다고 치자. 그리고 hook을 건 응용 프로그램과 여타 프로세스의 주소 공간에 침투한 hook 프로시저 사이에 통신을 해야 하는데 이때 가장 효과적으로 쓰일 수 있는 수단이 바로 custom 메시지이다. 내가 만든 프로그램이니 나만 아는 문자열로 custom 메시지를 생성하고, 그걸로 EXE와 hook DLL이 통신을 하면 된다는 뜻이다.
뭐, EXE로 보낼 때야 그냥 WM_USER나 WM_APP급의 고정된 상수만으로 충분하겠지만, 다른 수많은 임의의 프로세스들을 상대하는 훅 DLL로 보내는 건 여타 메시지들과 전혀 충돌하지 않는 게 보장되는 고유 메시지를 써야 할 테니 말이다.
윈도우 95/NT4 초창기 시절에 WM_MOUSEWHEEL 메시지가 운영체제 차원에서 없었던 시절엔, 마우스 휠을 인식하는 드라이버 내지 추가 프로그램을 실행한 뒤, 휠이 굴렀다는 메시지 값을 RegisterWindowMessage(MSWHEEL_ROLLMSG)로부터 얻게 하던 시절이 있었다. 이 문자열의 값은 다음과 같았다.
#define MSWHEEL_ROLLMSG _T("MSWHEEL_ROLLMSG")
그리고 오늘날 custom 메시지가 쓰이는 또 다른 대표적인 분야는 시스템 트레이라고 불리는 notification area이다. 트레이에다가 자기 아이콘을 추가하는 프로그램들은 _T("TaskbarCreated")라는 메시지를 받았을 때 아이콘을 다시 등록해 줘야 한다.
운영체제의 셸은 자기가 갖고 있던 아이콘들을 자체 보관하지 않는다. explorer 프로세스가 에러가 나서 뻗었거나 강제 종료되었다가 다시 실행되었다면, 아이콘들이 싹 다 날아가게 된다. 이때 셸은 모든 프로그램들을 대상으로 저 메시지를 보내서, 프로그램들로 하여금 알아서 트레이에다 아이콘을 다시 등록하게 한다. 마치 WM_PAINT 메시지를 받았을 때 창이 알아서 자기 내용을 다시 그려야 하듯이 말이다.
저건 너무 유명한 메시지가 되어 버렸기 때문에 장기적으로는 WM_TASKBAR_CREATED 같은 시스템 메시지로 승격이라도 돼야 하지 않나 싶다. 그리고 응용 프로그램들이 늘어날수록 이런 custom 메시지의 공간도 부족해지지는 않으려나 우려가 된다. 16000여 개만으로 충분하겠지? custom 클립보드 포맷이라든가 스레드별로 할당되는 TLS 슬롯의 개수와 비슷한 맥락으로 공간의 한계가 존재하는 영역이라고 볼 수 있다.
Objective C는 언어 차원에서 생으로 문자열 메시지를 객체들 사이에 주고받는 걸 지원한다. C++ 일반 멤버 함수를 호출하는 것보다 오버헤드는 당연히 훨씬 더 크지만, 함수 프로토타입이 하나 바뀌었다고 프로그램 모듈간의 바이너리 호환성이 박살 난다거나, 재컴파일을 해야 하는 그런 불편함은 없다. 내가 옵C를 잘은 모르지만 Windows의 custom 메시지를 보니 문득 옵C 생각도 났다.
이렇게 윈도우 메시지의 계층 4개를 모두 살펴보았다. 시스템 메시지만 1024개로 영역이 매우 좁아서 WM_USER의 영역이 넓은 편인 반면, 나머지 계층은 16비트 정수에서 1/4에 해당하는 16384개를 사이좋게 나눠 쓰고 있다.
그리고 메시지를 담는 공간 자체는 진작부터 32비트로 커졌지만, Windows는 16비트 크기의 범위를 벗어나는 영역은 여전히 예약만 해 놓고 쓰지 않고 있다.
허나, 개인적인 생각은 이들 중에서 그래도 custom(registered) 메시지가 16비트 이상의 범위로 확장되거나 이동하기 가장 용이한 영역이 아닌가 싶다.
일단 얘는 upper bound가 없는 가장 마지막 계층인 데다, MSG 구조체를 포함해서 메시지 값을 담는 모든 자료형이 32비트 UINT로 이미 다 확장되어 있고, custom 메시지는 언제나 함수가 되돌리는 변수값으로 활용하지 하드코딩이 없으니, 확장에 가장 유동적으로 대처 가능하기 때문이다.
Posted by 사무엘
