자고로 프로그래밍 언어는 구문이나 예약어 같은 원론적인 것만 정의하는 게 아니라, 그 문법을 토대로 프로그램의 작성에 필요한 각종 기본적인 자료구조와 알고리즘, 입출력 기능들도 라이브러리 형태로 제공한다. 후자의 디자인도 프로그래밍 언어의 정체성에서 차지하는 비중이 매우 크다.
예를 들어 printf, qsort, malloc, fopen 같은 함수를 사용했다면 그 함수들의 몸체도 당연히 프로그램 어딘가에 빌드되어 들어가야 한다. 아니, 애초에 main 함수나 WinMain 함수가 호출되고 각종 인자를 전해 주는 것조차도 그냥 되는 일이 아니다. 이런 것은 C/C++ 언어가 제공하는 런타임 라이브러리가 해 주는 일이며, 우리가 빌드하는 프로그램에 어떤 형태로든 코드가 링크되어 들어간다.
C/C++은 그나마 기계어 코드를 생성하는 언어이기 때문에 그런 런타임의 오버헤드가 작은 편이다. 그러나 비주얼 베이직(닷넷 이전의 클래식)이라든가 델파이는 RAD 툴이고 언어가 직접 GUI까지 다 커버하다 보니 언어가 제공하는 런타임 오버헤드가 크다.
자바나 C#으로 넘어가면 런타임이 단순 코드 오버헤드로 감당 가능한 정도가 아니라 아예 가상 기계 수준이다. 프로그램이 기계어 코드로 번역되지도 않으며, garbage collector까지 있다.
그렇게 프로그래머의 편의를 많이 봐 주는 언어들에 비해 '작은 언어'를 추구하는 C/C++은 도스나 16비트 윈도 시절에는 런타임 라이브러리가 static 링크되는 게 당연시되곤 했다. 오버헤드 자체가 수천~만 몇천 바이트밖에 되지 않을 정도로 매우 작은 편이고, 저수준 언어인 C/C++은 당연히 standalone 바이너리를 만들어야지 무슨 다른 고급 언어처럼 런타임 EXE/DLL에 의존하는 바이너리를 생성한다는 건 좀 안 어울려 보이는 게 사실이었다.
그래서 C/C++로 개발된 EXE 파일은 내부를 들여다보면 대체로, 링크되어 들어간 런타임 라이브러리의 이름과 개발사를 나타내는 문자열이 들어있었다. 볼랜드나 마이크로소프트 따위. 그래서 이 프로그램이 어느 컴파일러로 만들어졌는지를 얼추 짐작도 할 수 있었다.
C 런타임 라이브러리도 static이 아닌 DLL 형태로 제공하려는 발상은 Windows의 경우 아무래도 32비트 NT의 개발과 함께 시작된 듯하다. 그래서 윈도 NT 3.1의 바이너리를 차용해서 개발되었다는 과거의 Win32s를 보면 crtdll.dll이라는 파일이 있는데 이것이 운영체제가 기본 제공하는 프로그램들이 공용하는 C 런타임 DLL인 듯하다. 즉, 메모장, 문서 작성기, 그림판 등의 프로그램들이 호출하는 sprintf 같은 C 함수들의 구현체가 거기에 담겨 있다는 뜻이다.
재미있게도 윈도 NT의 경우, kernel32보다도 먼저 로딩되는 ntdll.dll이 내부적으로 또 각종 C 함수들의 구현체를 제공한다. 커널이 제대로 로딩되기도 전에 실행되는 프로그램이 공유하는 C 함수들이라고 한다.
과거의 윈도 9x의 프로그램들은 비록 32비트이지만 운영체제가 자체적으로 공유하는 C 런타임 DLL은 없다.
다만, 윈도 NT 3.x 이후로 비주얼 C++이 32비트 개발툴로 자리매김하면서 이 개발툴의 버전에 따라 msvcrt20.dll, msvcrt40.dll이 제공되기 시작했고 이들은 윈도 9x에서도 기본 내장되었다. 비록 같은 C 런타임이지만 버전별로 미묘한 차이가 있는 모양이다.
그러다가 1996년에 출시된 비주얼 C++ 4.2부터 C 런타임 DLL은 더 변경을 안 하려는지 파일 이름에서 버전 숫자가 빠지고, 그 이름도 유명한 msvcrt.dll이라는 이름이 정착되어 버전 6까지 쭉 이어졌다.
이 이름은 비주얼 C++ 4.2 ~ 6이 생성한 바이너리가 사용하는 C 런타임인 동시에, NT 계열에서는 기존의 crtdll을 대신하여 운영체제의 기본 제공 프로그램들이 공유하는 C 런타임의 명칭으로도 정착했다.
그리고 9x 계열도 윈도 98부터는 mfc42.dll과 더불어 msvcrt.dll을 기본 제공하기 시작했다.
NT와는 달리 운영체제가 msvcrt.dll을 직접 쓰지는 않지만, 비주얼 C++로 개발된 프로그램들을 바로 실행 가능하게 하기 위해서 편의상 제공한 것이다. 과거의 유물인 msvcrt40.dll은 msvcrt.dll로 곧바로 redirection된다.
그 무렵부터는 오피스, IE 같은 다른 MS 사의 프로그램들도 C 런타임을 msvcrt로 동적 링크하는 것이 관행으로 슬슬 정착해 나갔다.
그렇게 윈도, VC, 오피스가 똑같이 msvcrt를 사용하는 구도가 한동안 이어졌는데..
21세기에 비주얼 C++이 닷넷으로 넘어가면서 그 균형은 다시 깨졌다.
C 런타임 라이브러리도 한 번만 만들고 끝이 아니라 계속 버전업이 되어야 한 관계로 msvcr70, msvcr71 같은 DLL이 계속해서 만들어진 것이다. 결국, 비주얼 C++ 최신 버전으로 개발한 프로그램은 C 라이브러리를 동적 링크할 경우, DLL 파일을 배포해야 하는 문제를 새로 떠안게 되었다.
이것이 비주얼 C++ 2005/2008에서는 더욱 복잡해졌다. C 라이브러리를 side-by-side assembly 방식으로 배포하는 것만 허용했기 때문이다. 쉽게 말해, 레거시 공용 컨트롤과 윈도 XP의 비주얼 스타일이 적용된 공용 컨트롤(comctl32.dll)을 구분할 때 쓰이는 그 기술을 채택했다는 뜻이다.
그래서 msvcr80/msvcr90.dll은 윈도 시스템 디렉터리에만 달랑 넣는다고 프로그램이 실행되지 않는다. 이들 DLL은 DLLMain 함수에서 자신이 로딩된 방식을 체크하여 이상한 점이 있으면 고의로 false를 되돌린다. 그렇기 때문에 이들은 반드시 Visual C++ 재배포 런타임 패키지를 통해 정식으로 설치되어야 한다.
런타임 DLL간의 버전 충돌을 막기 위한 조치라고 하나 이것은 한편으로 너무 불편하고 번거로운 조치였다. C 라이브러리가 좀 업데이트돼 봤자 메이저도 아니고 마이너 버전끼리 뭐가 그렇게 버전 충돌이 있을 거라고..;; 나중에는 여러 프로그램들을 설치하다 보면 같은 비주얼 C++ 2005나 2008끼리도 빌드 넘버가 다른 놈들의 재배포 패키지가 설치된 게 막 난립하는 걸 볼 수 있을 정도였다. 가관이 따로 없다. 당장 내 컴에 있는 것만 해도 2008 기준으로 9.0.32729까지는 똑같은데 마지막 숫자가 4148, 6161, 17, 4974... 무려 네 개나 있다.
개발자들로부터도 불편하다고 원성이 빗발쳤다. MS Office나 Visual Studio급으로 수십 개의 모듈로 개발된 초대형 소프트웨어를 개발하는 게 아니라면, 꼬우면 그냥 C 라이브러리를 static 링크해서 쓰라는 소리다.
그래서 비주얼 C++ 2010부터는 C 라이브러리 DLL은 다시 윈도 시스템 디렉터리에다가만 달랑 집어넣는 형태로 되돌아갔다. 다시 옛날의 msvcrt20, msvrt40, msvcr71처럼 됐다는 뜻이다.
윈도 비스타 타임라인부터는 운영체제, VC, 오피스 사이의 관계가 뭔가 규칙성이 있게 바뀌었다.
오피스는 언제나 최신 비주얼 C++ 컴파일러가 제공하는 C 라이브러리 DLL을 사용하며, 운영체제가 사용하는 msvcrt도 이름만 그럴 뿐 사실상 직전의 최신 비주얼 C++가 사용하던 C 라이브러리 DLL과 거의 같다.
그래서 오피스 2007은 msvcr80을 사용하며, 오피스 2010은 비주얼 C++ 2008에 맞춰진 msvcr90을 사용한다. C 런타임 DLL도 꾸준히 버전업되고 바뀌는 물건이라는 것을 드디어 의식한 것이다. 비스타 이전에 윈도 2000/XP의 EXE/DLL들은 헤더에 기록된 링커 버전을 보면, 서로 사용하는 컴파일러가 다르기라도 했는지 통상적인 비주얼 C++이 생성하는 EXE/DLL에 기록되는 버전과 일치하지 않았었다. 9x는 더 말할 필요도 없고.
그럼에도 불구하고 msvcrt는 운영체제 내부 내지 디바이스 드라이버만이 사용하고, 비주얼 C++로 개발된 여타 응용 프로그램들은 언제나 msvcr##을 사용하게 용도가 확실하게 이원화되었다.
그래서 심지어는 똑같이 MS에서 개발한 한글 IME임에도 불구하고 Windows\IME 디렉터리에 있는 운영체제 보급용은 msvcrt를 사용하고, 한글 MS Office가 공급하는 IME는 Program Files에 있고 msvcr##을 사용한다. 둘은 거의 똑같은 프로그램인데도 말이다.
이것이 Windows와 C 런타임 라이브러리 DLL에 얽힌 복잡한 역사이다. 여담이지만 C 라이브러리 중에서 VC++ 2003이 제공한 msvcr71은 Windows 95를 지원한 마지막 버전이다. 2005가 제공한 msvcr80부터는 일부 보안 관련 코드에서 IsDebuggerPresent라는 API 함수를 곧장 사용함으로써 Windows 95에 대한 지원을 중단하였으며, 최하 98은 돼야 동작한다. VC++ 2008부터는 9x 계열에 대한 지원 자체가 중단됐고 말이다.
자, 여기서 질문이 생긴다. 그럼 C++은 사정이 어떠할까?
C보다 생산성이 훨씬 더 뛰어난 C++로 주류 프로그래밍 언어가 바뀌면서 표준 C++ 라이브러리에 대한 동적 링크의 필요성도 응당 제기되었다. 그러나 이것은 C 라이브러리보다는 시기적으로 훨씬 더 늦게 진행되었기 때문에 가장 먼저 등장하는 비주얼 C++의 DLL 이름이 msvcp50과 msvcp60이다. 즉, 비주얼 C++ 5.0 이전에는 선택의 여지 없이 static 링크만 있었다는 뜻이다.
더구나 이것은 전적으로 비주얼 C++ 소속이지, 운영체제가 따로 C++ 라이브러리 DLL을 제공하지는 않는다. MS에서 만들어진 제품들 중에 msvcp##를 사용하는 물건은 비주얼 C++ IDE와 컴파일러 그 자신밖에 없다.
C++ 라이브러리는 대부분 템플릿 형태이기 때문에 알고리즘 뼈대는 내 바이너리에 static 링크되는 게 사실이다. 그러나 그렇게 덧붙여지는 라이브러리 코드가 별도로 호출하는 함수 중에 DLL에 의존도를 지니는 게 있다. cout 객체 하나만 사용해도, 그리고 STL 컨테이너 하나만 사용한 뒤 빌드해 봐도 형체를 알 수 없는 이상한 메모리 관리 쪽 함수에 대한 의존도가 생긴다.
그래도 C 라이브러리 DLL은 사용한 함수에 따라서 printf, qsort 등 링크되는 심벌이 명확한 반면
C++ 라이브러리는 내부 구조는 이거 뭐 전적으로 컴파일러가 정하기 나름이고 외부에서 이들 심벌을 불러다 쓰기란 사실상 불가능하다는 큰 차이가 있다.
<날개셋> 한글 입력기는 C++ 라이브러리를 사용하지 않으며, 빌드 후에 생성된 바이너리를 인위로 수정하여 msvcr## 대신 강제로 운영체제의 msvcrt를 사용해서 동작하게 만들어져 있다.
Posted by 사무엘
