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1. WNDCLASS와 HCURSOR

GUI 환경에서 키보드로 글자 입력을 받기 위해 캐럿(caret, 혹은 cursor)이라는 깜빡이는 세로줄이 나타난다면, 마우스의 입력을 받기 위해서는 마우스 포인터라는 게 떠 있다. 키보드 문자 입력과 마우스는 상호 배타적인 관계이다 보니, 문자 입력이 시작되면 마우스 포인터는 화면을 가리지 말라고 쏙 사라지곤 한다. 그 반면, 키보드 단축키와 마우스는 전혀 배타적이지 않고 상호 보완적이므로 이 경우는 마우스 포인터가 사라질 필요가 없다. 간단히 말해 스타를 하는 경우를 생각하면 된다.

Windows 운영체제 내부에서 생성되는 모든 창(window)들은 마우스 포인터가 자기 영역을 지날 때 어떤 모양의 포인터를 표시할지를 자유롭게 지정할 수 있다. 가장 static하고 간단한 방법으로는 윈도우 클래스를 등록할 때 WNDCLASS의 hCursor 멤버에다가 지정해 주면 된다.

HCURSOR라는 타입은 마우스 포인터의 모양을 나타내는 자료구조의 포인터이다. 마우스 포인터는 아이콘(HICON)과 거의 동급으로 취급되며, 아이콘에다가 중심 위치(hot spot) 정보만이 추가되었을 뿐이다. 화살표 그림의 경우 화살표가 가리키는 뾰족한 지점이 바로 hot spot의 위치가 되는 것이다.

그리고 그 아이콘이라는 것은 개념적으로 AND 연산용 비트맵(마스크)과 XOR 연산용 비트맵(그리기)이 추가된 정사각형 비트맵(HBITMAP) 쌍이다.
마우스 포인터 자체를 프로그램 코드를 통해 동적으로 생성하고자 한다면 이런 관계에 대해서도 이해할 필요가 있다. 이런 구조 덕분에 배경색을 반전시키는 마우스 포인터도 만들 수 있다. 또한, Windows에서 아이콘과 마우스 포인터가 매우 유사하게 취급된다는 것은 GetIconInfo 함수나 ICONINFO 구조체의 스펙을 보면 금방 수긍할 수 있다.

색깔 중에 system color가 있고 DC 오브젝트들(브러시· 펜 따위) 중에도 stock object가 있으며, 클립보드 포맷 중에 표준 포맷(CF_TEXT ...)이 있는 것처럼.. 마우스 포인터 중에도 용도가 고정되었고 운영체제 차원에서 모양을 공통으로 관리하는 것이 몇 종류 있다. 이런 공용 포인터의 예로는 일반 화살표, 모래시계, 입력란용 I-beam 등 우리에게 친숙한 것이 있으며, 이들은 제어판을 통해 그 모양을 바꿀 수 있다. 응용 프로그램에서는 LoadCursor(NULL, IDC_*)를 호출해서 이들의 HCURSOR 값을 얻을 수 있으며 이를 응당 클래스 등록 시에 사용하면 된다.

그래픽 에디터라든가 게임 급으로 정말 아주 튀는 GUI를 제공하는 프로그램을 만드는 게 아니라면, 공용 포인터 말고 다른 독자적인 포인터를 쓸 일은 잘 없을 것이다. 하지만 튀지 않는 일반 업무용 프로그램에서도 custom 포인터가 필요한 경우가 가끔은 있다.

  • 워드 프로세서의 경우, IDC_IBEAM의 변형이 필요할 때가 있다. 이탤릭체 글자에서는 포인터의 모양도 살짝 기울어지며, 세로쓰기 모드에서는 포인터의 모양 역시 90도 돌아간다.
  • drag & drop 상태를 표시하기 위해, 화살표 밑에 사각형 테두리와 [+] 마크가 붙은 포인터가 필요할 때가 있다. 이것도 의외로 공용 포인터에는 존재하지 않으며, ole32.dll 내부에 있는 비공식 리소스를 몰래 뽑아 와서 쓰는 경우가 많다.
  • 먼 옛날, IDC_HAND가 존재하지 않던 Windows 95/NT4에서는 winhlp32.exe의 내부에 있는 손가락 링크 모양 비공식 리소스를 몰래 뽑아 와서 하이퍼링크를 구현할 때 쓰기도 했다.

LoadCursor는 원래 모듈(EXE/DLL)의 리소스로부터 마우스 포인터 그림을 추출하는 함수이다.
CreateCursor 함수는 HBITMAP을 받는 게 아니라 쌩짜 AND/XOR 비트맵 배열만을 입력받아서 포인터를 생성해 주는데, 그 말인즉슨 얘는 애초에 모노크롬 포인터밖에 못 만든다는 뜻이다. 컬러를 지원하지 않는다.

그러고 보니 마우스 포인터는 마치 GIF처럼 애니메이션 가능한 버전도 생겨서 단순 아이콘과 차별화가 이뤄지긴 했다. ico 파일에는 크기와 화질이 다른 여러 아이콘들이 있을 수 있다면, ani에는 동일 아이콘의 여러 프레임이 들어갈 수 있게 된 것이다. 교집합인 정보가 있지만 서로 완전히 호환되지는 않는 미묘한 관계가 됐다.

2. WM_SETCURSOR와 SetCursor 함수

윈도우 클래스를 등록할 때 hCursor 멤버에다가 NULL을 지정하면 그 윈도우는 마우스 포인터가 기본적인 화살표로 지정된다거나, 아니면 말 그대로 아무것도 없는 올투명 이미지가 지정되어서 포인터가 사라진다거나 하지 않는다.
어찌 되는가 하면, 이 윈도우 영역으로 들어오기 직전에 유지되었던 마우스 포인터가 변경 없이 그대로 유지된다..! 마치 C언어에서 초기화되지 않은 변수처럼 undefined 상태가 되는 것이다.

이런 동작을 원하는 프로그래머나 기대하는 사용자는 전무할 것이다. 그러므로 클래스 차원에서 지정된 기본 포인터가 없는 윈도우는 자신의 윈도우 프로시저 내부에서 매번 실시간으로 마우스 포인터를 지정해 줘야 한다. 어떻게? WM_SETCURSOR라는 메시지가 왔을 때 SetCursor라는 함수를 호출해서 하면 된다.
아니 사실은 클래스 포인터가 이미 지정돼 있는 창이라도 필요하다면 이렇게 마우스 포인터를 실행 중에 얼마든지 변경할 수 있다. 동일한 웹브라우저 창이라도 포인터가 링크 위를 가리키고 있을 때는 조건부로 손가락 모양으로 바뀌어야 할 테니까 말이다.

윈도우 안에서 마우스 포인터가 움직이면 WM_MOUSEMOVE만 오는 게 아니라 그 전에 WM_SETCURSOR부터 날아온다. 그에 반해 SetCursor는 굳이 WM_SETCURSOR 메시지 타이밍이 아니어도 아무 때나 언제든지 호출 가능하다. 이 함수 자체는 지금 포인터가 나 자신이(스레드 단위) 생성한 윈도우에만 있으면 위치 불문하고 포인터 모양을 즉시 바꿔 준다. WM_PAINT 타이밍 때에만 사용 가능한 BeginPaint/EndPaint처럼 특정 메시지에 매여 있는 게 아니라는 뜻이다.

그럼 왜 굳이 WM_SETCURSOR라는 메시지가 따로 있는 것일까? 그 이유는 저렇게 일상적으로 마우스 포인터가 움직였을 때 빼고는 얘는 WM_MOUSEMOVE와는 설계 철학과 생성 조건이 매우 다르기 때문이다.

  • 윈도우가 disable됐을 때는 그 윈도우로 마우스가 움직이더라도 통상적인 WM_MOUSEMOVE가 오지 않는다. 그러나 이때에도 WM_SETCURSOR는 전달하는 상황 정보(hit-test code)만 달라진 채 언제나 온다.
  • hit-test code가 같이 온다는 점에서 유추할 수 있듯, WM_SETCURSOR는 클라이언트와 논클라이언트를 가리지 않고 온다. 그에 반해 WM_MOUSEMOVE는 클라이언트 영역 전용이고 WM_NCMOUSEMOVE가 따로 있다.
  • 마우스가 capture된 뒤부터는 마우스가 움직이면 반대로 WM_MOUSEMOVE만 오지 WM_SETCURSOR는 오지 않는다. 마우스의 포커스가 포인터 위치와 무관하게 이 윈도우에 집중되었기 때문에 포인터의 모양도 잠시 고정된다.
  • 그리고 결정적으로.. WM_MOUSEMOVE는 지금 화면을 대면하고 있는 최하위 child 윈도우에 직통으로 전달되는 반면, WM_SETCURSOR는 최상위 parent 윈도우에 먼저 전달되어서 얘들이 처리를 포기/거부했을 때에만 child로 내려간다.

마지막 항목이 중요하다. 이런 메커니즘의 차이로 인해 두 메시지는 서로 호환성이 전혀 없으며 별도의 메시지로 분리되어야만 한다. 이 메시지가 그냥 이 시점에서 표시할 HCURSOR 값만 곱게 얻는 게 목적이라면 WM_SETCURSOR 메시지는 SET이 아니라 GET이라는 동사가 붙어서 WM_GETCURSOR, WM_QUERYCURSOR처럼 명명됐을 수도 있다. 대화상자의 WM_GETDLGCODE 메시지처럼 그냥 return (LRESULT)LoadCursor(...)의 형태.
그런데 그게 아니기 때문에 자기가 직접 마우스 포인터를 재지정할 의향이 있다면 WM_SETCURSOR가 올 때마다 SetCursor를 수동으로 매번 호출도 해야 하고, 그러면서 리턴값도 0이 아닌 값으로 되돌려야 한다. 특히 DefWindowProc를 호출해서는 안 된다.

DefWindowProc가 WM_SETCURSOR 때 하는 일 중에는 논클라이언트 영역에서 포인터를 화살표 내지 창의 크기 조절 손잡이 모양으로 바꾸는 것이 포함돼 있다.
하지만 클라이언트 영역에서 DefWindowProc은 "난 마우스 포인터 모양을 자체적으로 처리할 의향이 없으니, (1) 내 부모 윈도우에서 이의 없으면 (2) 최종 처리를 내 자식 윈도우에 맡기겠소"라는 의미가 된다. Def..없이 return 0은 (2)만을 담당한다.

참고로, SetCursor(NULL)을 하면 클래스 WNDCLASS::hCursor = NULL과는 달리 비로소 마우스 포인터가 화면에서 사라진다. 이것은 HideCursor / ShowCursor 함수와 비슷한 효과를 낸다. 이들 함수는 포인터의 레퍼런스 카운터를 1 증가나 감소시켜서 카운터가 양수이면 포인터를 계속 표시시키고, 그렇지 않으면 계속 감추고 있는다. 캐럿을 표시하거나 감추는 ShowCaret / HideCaret과 비슷한 원리로 동작한다.
그에 반해 SetCursor(NULL)은 효과가 일시적이므로 해당 윈도우가 WM_SETCURSOR에서 계속해서 SetCursor(NULL)을 해 줘야만 포인터가 없는 상태가 유지된다.

사소한 사항이다만, WM_MOUSEMOVE는 메시지 큐에 post 형태로 전해지는 반면, WM_SETCURSOR는 리턴값을 꼼꼼히 확인해야 하기 때문에 언제나 sent된다는 차이도 있다. 마우스 메시지 훅킹 같은 걸 한다면 요런 차이가 민감하게 와 닿을 것이다.

3. 대기 상태 표현하기

프로그램이 파일을 읽고 쓰고 복잡한 계산을 시작해서 대략 0.n초 정도 짤막하게 사용자의 응답(더 정확히는 운영체제 메시지)에 반응을 하지 않게 됐다면, 이에 대해 가장 간단하게 피드백을 주는 방법은 SetCursor(LoadCursor(NULL, IDC_WAIT))를 해서 마우스 포인터를 그 악명 높은 모래시계 모양으로 바꾸는 것이다.

물론 처리가 끝났다면 포인터 모양을 원상복구 해야 한다. 이것은 SetCursor의 리턴값을 보관하고 있다가 도로 전달하는 것으로 쉽게 구현 가능하며, 이렇게 시작과 끝을 생성자와 소멸자에다 넣어서 간단한 C++ 클래스를 구현할 수도 있다. MFC에 있는 CWaitCursor가 그 예이다.
모래시계로 변해 있던 동안 마우스 포인터가 조금이라도 다른 곳으로 이동했거나, 위치가 안 바뀌었더라도 그 사이에 포인터 아래의 윈도우가 바뀌었다면.. 프로그램이 의식을 회복(?)했을 때 WM_MOUSEMOVE와 그에 상응하는 WM_SETCURSOR도 오기 때문에 포인터 모양이 자동으로 갱신되긴 한다. 그러나 그런 외부적인 변화가 전혀 없었더라도 포인터 모양이 원상복귀 되어야 하니까 말이다.

마우스 포인터의 움직임은 일종의 하드웨어 인터럽트 형태로 발생하며, 응용 프로그램이 WM_SETCURSOR 메시지에 응답하지 않고 있더라도 포인터가 움직인 것에 대한 반응은 해야 한다. 그렇기 때문에 프로그램이 처리를 열심히 하고 있는 동안에는 좀 전에 지정된 모래시계 모양이 유지된다. 물론, 포인터가 정상적으로 응답 중인 다른 프로그램 창 위에 놓여 있으면 거기 모양으로 바뀌며, 한 프로그램이 수 초 이상 너무 오랫동안 응답을 안 하고 있으면 그건 그것대로 문제가 된다. 내 프로그램 창이 고스트 윈도우로 바뀌는 일은 없어야 한다.

시간이 굉장히 오래 걸리는 작업을 한다면 프로그램의 디자인 형태가 바뀐다. 작업은 백그라운드 스레드에다 담당시키고 프로그램은 현재 진행 상황을 출력하면서 UI 메시지 반응도 평소처럼 한다. progress 컨트롤이 장착된 대화상자가 이 역할을 하며, 사실 Windows Vista부터는 task dialog로 이걸 간단하게 띄울 수도 있게 됐다.
동영상 인코더처럼 input 데이터를 직접 생성하고 작성하는 기능은 없고, 이미 있는 데이터를 변환하는 일이 전부인 프로그램이라면 별도의 대화상자 없이 자기 main frame window 자체가 통째로 진행 상황을 표시하는 용도로 쓰이기도 한다. <날개셋> 변환기도 이런 형태의 프로그램이다.

이를 좀 더 일반화해서 생각하면 이렇다. 어떤 윈도우가 하는 역할이 자신과 별개이고 독립적인 타 작업의 진행 상황을 관찰하면서 표시하는 게 전부라면, 보통은 그 윈도우 내부의 마우스 포인터를 굳이 별도로 모래시계 모양으로 바꾸지 않는다. 설치 프로그램들이 그 예이다. 다만, Windows Installer 엔진의 경우 본격적으로 설치/제거를 수행하는 마법사가 뜨기 전에 준비 작업을 하느라 자그마한 대화상자가 떴을 때는 마우스 포인터를 거기로 가져가면 모래시계로 바뀐다.

사용자 삽입 이미지

요런 게 대화상자 윈도우에서 WM_SETCURSOR를 처리함으로써 구현 가능하다. 이 메시지는 부모-자식 top-to-bottom 형태로 내려가기 때문에, 부모에서 메시지를 가로채 버리면 자식 윈도우의 의도와 상관없이 마우스 포인터를 모래시계 모양으로 바꿀 수 있다. 밑에 지금 무슨 윈도우가 있는지 핸들도 wParam으로 친절하게 전달된다. 여기서 SetCursor 호출만 하고 리턴값으로 nonzero를 지정하지 않으면, 대화상자 배경들만 포인터가 바뀌고 버튼 같은 각종 컨트롤들은 바뀌지 않게 된다. (위의 스크린샷처럼)

이와 대조적으로, 키보드 메시지는 포커스를 잡고 있는 최하위 윈도우에 직통으로 전달되니(bottm-to-top), 그 위에서 공통 단축키 같은 걸 처리하려면 message loop 차원에서의 pre-processing이 필요한 것이다.

<날개셋> 변환기의 경우 변환하는 파일이 적으면 스레드 없이 그냥 비응답 상태로 빠진 채로 변환을 수행한다. 그러나 수십 개, 수MB 이상 분량 파일을 요청하면 대화상자의 모든 컨트롤들을 disable시키고 progress 컨트롤을 출력하고, 대화상자 내부의 마우스 포인터를 모래시계로 바꾼 뒤 변환을 수행한다. 이때는 어차피 대화상자의 다른 기능들을 전혀 사용할 수 없고 ESC나 [X]를 눌러 중간 취소만 가능하기 때문이다.

그리고 하나 더 생각할 만한 상황은.. 딴 작업이 아니라 대화상자 자기 내부에다 출력할 데이터들을 준비하고 초기화하는 작업이 시간이 좀 오래 걸릴 때이다. <날개셋> 한글 입력기 제어판의 대화상자에도 그런 경우가 몇 가지 있다.
이때는 문제의 콤보나 리스트박스가 빈 채로 먼저 대화상자를 출력한 뒤, 스레드를 만들고 마우스 포인터를 IDC_WAIT가 아니라 IDC_APPSTARTING 모양으로 바꿨다. 대화상자가 출력은 됐지만 아직 초기화가 덜 돼서 백그라운드에서 작업 중임을 이렇게 나타낸다.

요렇게 백그라운드의 스레드 작업이 끝난 뒤에는 마우스 포인터를 어떻게 원상복구 할지가 문제가 된다.
아까처럼 스레드 없던 시절에는 작업하던 사이에 포인터 위치가 바뀌었으면 WM_SETCURSOR와 WM_MOUSEMOVE가 자동으로 생겼다. 그러나 지금은 그렇지 않다. 작업이 수행되던 중에 포인터 이동에 대한 처리는 이미 다 이뤄졌기 때문이다.

마우스 포인터의 이동 없이 아래의 창에다가 WM_SETCURSOR를 인위적으로 생성해서 포인터 모양을 원래 것으로 갱신할 수 있어야 하는데.. 이것만 어떻게 하는지 잘 모르겠다.
일단 본인이 사용하는 방법은 GetCursorPos로 현재 포인터 위치를 얻은 뒤, 그거 그대로 SetCursorPos를 하는 것이다. 위치가 바뀐 게 없음에도 불구하고 이렇게 하면 WM_SETCURSOR와 WM_MOUSEMOVE가 생성되기는 하는 것 같더라.
이 정도면 Windows 프로그래밍에서 마우스 포인터 제어와 관련해서 어지간한 문제는 다 다룬 것 같다.

Posted by 사무엘

2017/02/06 08:35 2017/02/06 08:35
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<날개셋> 한글 입력기는 잘 알다시피 16년 전에 개발된 1.0과 지금의 8.6이 요구하는 운영체제 사양(그리고 사실상 하드웨어 사양도)에 차이가 전혀 없는 좀 사기급의 프로그램이다. 32비트 에디션은 Windows 95/NT4 이상에서도 돌아간다. Win95쯤은 안드로이드 스마트폰 내부에서 가상 머신으로도 돌리는 지경이 됐는데도 말이다. 뭐, 내 프로그램은 게임처럼 딱히 최신 사양빨을 타는 분야의 프로그램이 아니며, 한글이 무슨 한자처럼 처리하는 데 메모리가 엄청 많이 든다거나 아랍· 태국 문자처럼 내부 메커니즘이 복잡한 것도 아니기 때문이다.

Windows는 API 함수들이 유니코드를 표방하는 2바이트 문자열을 취급하는 버전(W 함수)과 비유니코드 일명 'ANSI 인코딩'을 표방하는 1바이트 문자열을 취급하는 버전(A 함수)으로 나뉘어 있다. 맥이나 리눅스 같은 타 운영체제에서는 찾을 수 없는 독특한 형태이다. 물론 문자 집합이라는 건 굳이 인코딩 단위에 얽매여 있지는 않으니, 1바이트라는 단위는 그대로 놔 두고 UTF-8만 사용해도 유니코드 지원은 가능했다. 하지만 Windows는 호환성 때문인지 문자 집합과 함께 인코딩까지 완전히 바꿔 버리는 방식을 채택했다. 그래서 wchar_t도 4가 아닌 2바이트이며, UTF-16을 유난히 좋아한다.

Windows NT는 W가 기본이고 A도 호환성 차원에서 지원하지만 Windows 9x는 메모리 부족 문제로 인해 A만 지원하고 W는 아예 제공하지 않았다. 그러니 일반적으로는 Windows 9x를 지원하려다 보면 유니코드를 지원할 수 없어서 깨진 문자 크리 때문에 프로그램의 국제화에 애로사항이 꽃폈으며, 반대로 W 함수만 사용하면 가정에 NT 계열보다 더 많이 보급돼 있던 9x 계열 운영체제를 지원할 수 없었다.

이 딜레마를 해소하는 방법은 일단 프로그램은 W 함수 기반으로 개발한 뒤, 9x에서는 특별히 W 함수 진입로에서 함수 argument를 변환하고 나서 A 함수를 호출하는 일종의 훅/thunk DLL을 구동하는 것이었다. <날개셋> 한글 입력기는 이 테크닉을 사용한다.
훅 DLL의 소스 코드는 동작 방식의 특성상, import table상의 함수 이름 문자열과 거기에 대응하는 훅킹 함수 포인터를 명시한 테이블을 갖고 있다. 또한 기존 Windows API 함수와 프로토타입이 동일하지만, 하는 일에는 살짝 차이가 있는 함수도 즐겨 사용한다.
이런 걸 구현할 때는 C/C++ 언어에 존재하는 다음과 같은 기능들이 유용하게 쓰였다.

1.
함수 훅킹 테이블을 만들 때 #define과 더불어 #(문자열화)와 ##(토큰 연결)라는 전처리기 연산자를 즐겨 썼다.
_FUNC(SetWindowTextW) 하나로 { "SetWindowTextW", (FARPROC)My_SetWindowTextW } 요걸 표현할 수 있으니 전처리기 연산자를 써서 매크로를 정의하는 게 완전 딱이지 않은가?
C언어는 전처리기의 단항 연산자는 # 1개로, 이항 연산자는 # 2개로 표현해서 나름 직관성을 추구했다. 그리고 안 그래도 전처리기 연산자는 C/C++의 고유한 연산자와는 섞여서는 안 되는데 굳이 # 말고 다른 기호를 끌어다 쓰지 않아서 형태 구분이 잘 되게 했다.

그런데 여기서 문제가 하나 있다.
문자열화 연산자는 매크로 전개를 한 놈을 문자열로 바꾸는지, 아니면 언제나 주어진 인자를 문자 그대로 문자열로 바꾸는지를 본인은 엄밀하게 생각을 하지 않고 지냈다. #define ToString(a) #a라고 정의해 주면, ToString(SetWindowText)은 "SetWindowText"로 바뀌는지, 혹은 "SetWindowTextW"나 "SetWindowTextA"로 바뀌는지 궁금했다.

이에 대한 정답을 먼저 말하자면, # 연산자는 그 자체로는 매크로 전개를 전혀 하지 않는다. 그렇기 때문에 저 문제의 정답은 "SetWindowText"이다.
만약 W/A가 붙은 놈을 얻고 싶으면 매크로를 한 단계 더 거쳐 줘야 한다. #define ToString_Expanded(a) ToString(a)를 선언한 뒤, ToString_Expanded(SetWindowText)라고 명령을 내리면 그제서야 "SetWindowTextW"(또는 A)가 얻어진다.

물론 딱히 매크로가 없는 인자를 넘기면 ToString_Expanded는 그냥 ToString과 동일한 결과가 나온다. 이런 차이가 있다는 걸 근래에 알게 됐다.

C/C++ 코드에는 검증과 디버깅을 위해 assert 부류의 매크로를 볼 수 있는데, C 언어 표준 매크로 상수와 연산자들은 상당수가 얘를 구현하기 위해 만들어진 게 아닐까 싶을 정도이다.
상식적으로 생각해 봐도, 실행 파일 내부에 "result > 0이라는 수식의 assertion이 실패했습니다. 아무개.cpp n째 줄입니다." 정도의 검증 명령이 삽입되려면 딱 봐도 __FILE__, __LINE__이 들어가야 했을 것이고 검증 대상 수식은 # 연산자에 의해 문자열로 바뀌었을 거라는 걸 알 수 있다.

파일명과 줄번호는 바이너리 형태의 디버그 심벌에도 포함되긴 하지만, result > 0처럼 대놓고 코드를 구성하는 문자열은 # 연산자 없이는 답이 없다. 이런 사기급의 전처리 기능은 C/C++ 외의 다른 언어에서는 유례를 거의 찾을 수 없지 싶다.

2.
또한 decltype이라는 연산자가 있는 줄을 난생 처음 알았다. 연산자이긴 하지만 되돌리는 게 어떤 값이 아니라 타입 그 자체이다. typeid처럼 RTTI와 관계 있는 기능도 아니며, 컴파일 타임 때 결정되는 고정 타입이다. 그래서

auto x=3.4f;
decltype(3.4f) x = 3.4f;
float x=3.4f;

는 의미가 모두 동일하다. auto와도 어떤 관계인지 바로 알 수 있을 것이다.
sizeof는 값 또는 타입을 모두 받아들여서 값(크기. 고정된 정수)을 되돌리는 반면, decltype은 값을 받아서 타입을 되돌린다는 차이가 있다. 또한 sizeof와 decltype 모두 그 값을 실제로 실행(evaluate)하지는 않는다.

auto는 타입과 동시에 변수값 초기화를 할 때 번거로운 타이핑을 줄여 준다. decltype은 값을 동반하지 않고 타입 자체만을 명시할 때 매우 유용하다. 템플릿 인자를 명시하거나 형변환을 할 때, 길고 복잡한 namespace나 함수 포인터의 프로토타입을 쓰는 수고를 덜어 준다. typedef를 하자니 번거로운 이름을 떠올려야 하는데.. 그럴 필요도 없어진다. 가령,

CAPIPtr<int (*)(int flags, WPARAM wParam)> pfnAbout(hNgsLib, "ngsAbout");

라고 쓸 것을

CAPIPtr<decltype(&::ngsAbout)> pfnAbout(hNgsLib, "ngsAbout");

로 간편하게 대체 가능하다. 함수의 이름만으로 그 함수의 포인터의 프로토타입을 간단히 명시할 수 있으니 얼마나 편리한가? API 훅킹 라이브러리를 만들 때도 이런 문법이 매우 유용할 수밖에 없다. 훅킹 대상인 Wndows API들이야 헤더 파일에 프로토타입이 다 선언돼 있으므로 그걸 decltype의 피연산자로 주면 되기 때문이다..

또한, 과거에는 클래스에서 함수 포인터 형변환 연산자 함수를 선언할 때는 C++ 문법의 한계 때문에 반드시 그 함수 프로토타입을 typedef부터 해야 했다. 하지만 decltype은 여기서도 그런 번거로움을 응당 없애 준다. 아래 코드를 보면 차이를 알 수 있다.

class CMyTable {
    static int _Func();
public:
    //과거
    typedef int (*PFN)();
    operator PFN() { return _Func; }

    //현재
    operator decltype(&CMyTable::_Func)() { return _Func; }
};

decltype 연산자는 Visual C++ 2010부터 지원됐다. 함수 포인터에다가 람다를 바로 대입하는 건 2010은 아니고 2012부터 지원되기 시작했다. 물론 캡처가 없는 람다에 한해서. 람다는 함수 포인터보다 더 추상적인 놈이기 때문에 calling convention은 컴파일러가 알아서 다 해결해 준다.

C++은 잘 알다시피 A *B와 A B(), (A)+B 같은 문장이 A와 B의 정체가 무엇인지에 따라(타입? 값?) 파싱 방식이 완전히 달라진다. 템플릿이 추가된 뒤부터는 <와 >조차도 이항 연산자 vs 타입 명시용의 여닫는 괄호처럼 해석이 달라질 수 있게 되었고, 21세기에 와서는 템플릿 인자를 이중으로 닫을 때 굳이 > > 안 하고 >>로 써도 되게 문법이 바뀌었다. 저게 제대로 돌아가려면 값과 타입의 구분이 더욱 절실히 필요하다.

이런 특성 때문에 템플릿의 컴파일 편의를 위해 typename이라는 힌트 키워드가 도입되었으며, auto와 decltype도 동일한 용도는 아니지만 비슷한 맥락에서 type과 관련된 기술을 돕기 위해 등장한 게 아닌가 싶다.

3.
유니코드 API 훅킹 DLL을 만든다면, SetWindowTextW라면 WCHAR 문자열 형태로 전달된 인자를 char 문자열로 바꾼 뒤 A 함수에다 전달하고, GetWindowTextW라면 먼저 내부적으로 char 버퍼를 준비해서 A 함수를 호출한 뒤, 그걸 WCHAR로 변환해서 사용자에게 되돌리는 형태로 전달한다.

물론 용례가 무궁무진한 메시지를 주고받는 함수라든가 GetOpenFileName처럼 입· 출력 겸용 복잡한 구조체를 운용하는 함수, SystemParametersInfo처럼 PVOID 하나에 온갖 종류의 데이터를 주고받는 함수라면 훅킹 함수를 만들기가 아주 까다로워진다. 하지만 그 함수가 제공하는 모든 기능에다 일일이 변환 기능을 넣을 필요는 없다. 다양한 플래그와 기능들 중에서 내 프로그램이 실제로 사용하는 것에 대해서만 변환을 하면 된다.

그런데 훅킹 함수 중에는 의외로 아무 변환 없이 인자를 그대로 A 함수로 넘기기만 하고 리턴값도 아무 보정 없이 그대로 되돌리는 것도 있다. 훅킹 함수 단계에서 딱히 할 게 없다고 말이다.

그 대표적인 예로는 리소스를 리소스 ID가 아니라 메모리 포인터 차원에서 저수준으로 읽어들이는 DialogBoxIndirect와 LoadMenuIndirect가 있다.
얘들이 인자로 받아들이는 DLGTEMPLATE와 MENUTEMPLATE 구조체는 내부에 PCTSTR 같은 게 없으며, 애초에 A/W 구분이 없다. 왜냐하면 저 구조체는 메모리가 아니라 디스크에 저장되는 리소스 데이터 포맷을 기술하기 때문이다. Windows 9x용이든 NT계열용이든 실행 파일이야 서로 완전히 동일한 포맷이며 리소스들은 모두 유니코드 형태로 저장된다. 그러니 인자가 동일한데 저 두 함수도 원론적으로는 굳이 W/A 구분을 할 필요가 없다.

그럼에도 불구하고 이런 함수에도 굳이 A/W 구분이 존재하는 이유는 얘들이 내부적으로 대화상자와 메뉴 윈도우를 생성할 때 사용하는 CreateWindowEx 함수가 A/W 구분이 존재하며, 9x에서는 W 버전이 존재하지 않기 때문이다. 비록 리소스 데이터 상으로는 원래의 언어 텍스트가 들어있지만, 운영체제가 관리하는 윈도우의 텍스트 버퍼는 ANSI 기반이니 그걸 운영체제의 표준 기능만으로 제대로 표시할 방법도 없다.

그렇다면.. Windows 9x에서는 DialogBoxIndirectW나 LoadMenuIndirectW가 호출 됐을 때,
SetLastError(ERROR_CALL_NOT_IMPLEMENTED); return FALSE / NULL; 을 하지 말고..
return DialogBoxIndirectA( ... ) / LoadMenuIndirectA( ... ); 를 해도 되지 않았나 하는 의문이 남는다. 직통으로 A로 포워딩하는 거 말이다.
그럼 9x에서는 현 ANSI 인코딩으로 표현되지 않는 문자들은 비록 깨져서 출력되겠지만 최소한 메뉴나 대화상자가 뜨고 동작은 하지 않겠는가?

하지만 그건 별 의미가 없다고 생각돼서 조치를 취하지 않은 것 같다. GetOpenFileNameW, CreateFileW, CreateWindowExW, GetMessageW, SendMessageW 등등.. Windows 프로그램의 근간을 이루는 함수들이 유니코드 버전은 몽땅 동작하지 않는데 저런 것만 살려 놔서 뭘 하겠나? Windows 9x에서는 최소한의 유니코드 문자를 찍는 GDI 함수만이 제 기능을 하며, MessageBoxW는 인자들을 char 형태로 변환해서 예외적으로 지원해 주고 있다. 최소한의 에러 메시지를 찍고 종료하는 기능만은 유니코드 API 직통으로 동작하게 말이다. =_=;;

Posted by 사무엘

2017/01/02 08:25 2017/01/02 08:25
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오늘날 Windows에서 실행되는 모든 프로그램들.. exe, dll 따위는 잘 알다시피 portable executable이라는 형식으로 만들어져 있다. 하지만 이 파일 포맷도.. 처음 만들어지던 당시에 여전히 컴퓨터에서 현역이던 도스와 최소한의 호환성을 유지할 필요가 있었기 때문에, 맨 앞에 MZ로 시작하는 16비트 도스 헤더를 여전히 갖추고 있다.

호환성이란 게 딴 게 아니고, 도스에서 Windows용 프로그램이 실행됐을 때 컴퓨터가 다운되는 게 아니라 "이 프로그램은 도스용이 아닙니다" 같은 짤막한 에러 메시지라도 뜨게 하는 것 말이다.

옛날에 Win32s가 제대로 설치되지 않은 상태에서 32비트 프로그램을 Windows 3.1에서 실행했더니.. "상위 버전에서 실행해 주십시오 / Win32s를 다시 설치해 주십시오" 이런 말이 메시지 박스 형태로 뜨는 게 아니라 황당하게 This program cannot be run in DOS mode라고.. 지금 시스템이 아예 Windows가 아닌 듯한 자비심 없는 메시지가 도스창에 떴다. 20여 년 전에 그 인상이 무척 강렬했었다. 요즘은 32비트 OS에서 64비트 exe의 실행을 시도해도 에러 메시지가 그 정도로 막나가는 형태는 아니다.

Windows용 프로그램들은 빌드할 때 그렇게 도스에서 잘못 실행됐을 때를 대비해 짤막하게 대신 실행해 줄 도스용 일명 "stub" 프로그램을 링크 옵션으로 지정할 수 있다. 이름하여 /STUB. 이걸 지정하지 않으면 아까 같은 저런 짤막한 에러 메시지 한 줄만 찍는 기본 stub 프로그램이 들어간다.
16비트 시절에 Visual C++ 1.5x를 보면 그 예제 stub 프로그램 자체가 winstub.exe라고 있었다. 하지만 그 이후부터는 디폴트 stub 프로그램은 그냥 링커 내부에 내장되어 버렸는지 그런 게 따로 있지는 않다.

프로그램을 특수하게 빌드하면 그런 stub을 아예 전혀 집어넣지 않는 것도 가능하다. 맨 앞에 MZ, 그리고 0x3C 오프셋에 PE 헤더가 있는 지점만 들어있으면 되고 나머지 칸은 몽땅 0으로 채움. 심지어 PE 헤더가 0x3C 오프셋보다도 전에, 도스 EXE 헤더가 있어야 할 지점에서 바로 시작하는 것도 가능하다.

미래에 마소에서 빌드하는 EXE/DLL들은 번거로운 This program cannot be ... 메시지를 떼어내고 이렇게 만들어져 나올지도 모른다. 물론 이런 프로그램은 Windows 환경에서 실행하는 건 문제 없지만 만에 하나 어느 레트로 변태 덕후가 그걸 굳이 도스에서 실행해 보면 컴퓨터가 어찌 되는지 책임 못 지는 상태가 될 것이다.

반대로 기본 stub 대신에 꽤 규모 있는 16비트 프로그램을 집어넣어서 동일 EXE가 도스에서도 그럭저럭 기능을 하고 Windows에서도 GUI를 띄우며 제대로 실행되는 프로그램을 만든 경우가 있다. Windows 9x 시절엔 레지스트리 편집기가 그러했다. 이건 Windows에서 보기 드문 하이브리드 universal binary 형태의 프로그램인 것 같다.
16비트 프로그램이 자기 자신 EXE를 열어서 PE 헤더를 파싱해서 리소스 같은 걸 읽어들이는 코드가 같이 빌드되었다면.. 도스 파트가 나중에 합쳐진 Windows 파트와 더불어 한 리소스를 공유하는 형태로 실행될 테니 이 역시 무척 흥미로울 것이다.

이 시점에서 문득 궁금해졌다.
링커가 얹어 주는 기본 stub 프로그램은 명령어가 겨우 몇 바이트밖에 되지 않는다. 얘들은 무슨 의미를 갖고 있는지, 혹시 옛날 16비트 NE 시대와 지금의 PE 시대에 stub 프로그램에 차이가 있는지..?
그래서 오랜만에 도스 API와 8086 어셈블리 명령어 레퍼런스까지 찾아서 stub 프로그램을 분석해 봤다.

stub 프로그램의 코드는 이게 전부이다.

(1) 0E        PUSH CS
(2) 1F        POP DS
(3) BA 0E 00  MOV DX,000E
(4) B4 09     MOV AH,09
(5) CD 21     INT 21
(6) B8 01 4C  MOV AX,4C01
(7) CD 21     INT 21
"문자열"


(1), (2) 맨 앞의 PUSH와 POP은 데이터 세그먼트를 코드 세그먼트의 값과 맞추는(DS=CS) 일종의 초기화이다. 스택에다가 CS 값을 넣은 뒤 그걸 DS로 도로 가져오는 거니까.
지금 이 프로그램은 화면에다 찍을 에러 메시지도 기계어 코드와 정확하게 같은 영역에 있으므로 저건 수긍이 가는 조치이다.

(3) 그 다음으로 DX 레지스터에다가 16진수로 0xE, 즉 14를 기록한다. 저 stub 프로그램은 길이가 정확하게 14바이트이다. 이 값은 프로그램의 시작 지점을 기준(0)으로 해서 그로부터 14바이트 뒤에 있는 문자열을 가리킨다.

(4) AX 레지스터의 high byte에다가 9를 기록한다.

(5) 이렇게 기록된 AX와 DX 레지스터 값을 토대로 0x21 인터럽트를 날려서 도스 API를 호출한다. 도스 API 중 9는 DX가 가리키는 주소에 있는 문자열을 화면, 정확히는 표준 출력에다가 찍는 기능을 수행한다.
그런데 굉장히 기괴한 점이 있는데.. 얘가 받아들이는 문자열은 null-terminated가 아니라 $-terminated여야 한다!

믿어지지 않으면 아무 Windows용 EXE/DLL이나 헥사 에디터로 열어서 앞부분의 에러 메시지 텍스트가 무슨 문자로 끝나는지를 확인해 보시기 바란다.
왜 그렇게 설계되었는지 모르겠다. 파일이나 디렉터리 이름을 받는 도스 API들은 당연히 null-terminated 문자열인데 말이다.

(6) 그 다음, AX 레지스터에다가 0x4C (high)와 0x1 (low)을 기록하고..

(7) 또 도스 API를 호출한다. 0x4C는 프로그램을 종료하는 기능을 하며, 종료와 동시에 low byte에 있는 1이라는 값을 에러코드로 되돌린다. 정상 종료는 0인데 1은 뭔가 오류와 함께 종료되었음을 나타낸다.
사실, 도스 API 레퍼런스를 보면 AH 값으로 0도 프로그램을 종료시키는 역할을 하는 듯하다(도스 1.0때부터 최초). 하지만 모종의 이유로 인해 그건 오늘날은 사용이 별로 권장되지 않으며 0x4C가 원칙이라 한다(도스 2.0에서부터 추가됨).

이렇게 분석 끝. 정말 간결 단순명료하다.
참고로 도스 EXE에서 헤더를 제끼고 기계어 코드가 시작되는 부분은 0x8~0x9 오프셋에 있는 unsigned short값에다가 16을 곱한 오프셋부터이다. 가령, 거기에 04 00 이렇게 적혀 있으면 0x40 오프셋부터 디스어셈블링을 해 나가면 된다. EXE는 헤더에 고정 길이 구조체뿐만 아니라 가변 길이인 '재배치 섹션'이 나오고 그 뒤부터 코드가 시작되기 때문이다.

그럼 과거 16비트 Windows에서 쓰이던 stub은 어떻게 돼 있었을까?
거의 차이가 없긴 한데, 문자열이 들어있는 위치와 얘의 주소를 전하는 방법이 달랐다.

(1) E8 53 00  CALL 0056
"문자열"
20 20 20 20 .. padding 후
(2) 5A        POP DX
(3) 0E        PUSH CS
(4) 1F        POP DS
(5) B4 09     MOV AH,09
(6) CD 21     INT 21
(7) B8 01 4C  MOV AX,4C01
(8) CD 21     INT 21


(1) 맨 먼저 JMP도 아니고 웬 CALL 인스트럭션이 나온다. 기계어로 표기할 때는 인자값이 0x53이어서 3바이트짜리 자기 자신 인스트럭션 이후에 0x53바이트 뒤로 가라는 뜻이 되는데, 영단어로 바꿔서 표기할 때는 자기 자신 원래 위치 기준으로 0x56바이트 뒤가 된다. 이 위치는 그냥 바로 다음 (2) 명령이 있는 곳과 같다.

(2) 함수 호출을 했는데 RET를 하는 게 아니라 스택을 pop하여 DX 레지스터에다 가져온다. 그렇다. 아까 그 call에 대한 복귀 주소에 문자열이 담겨 있으니, 아까 같은 하드코딩이 아닌 요런 방식으로 문자열 주소를 얹었다.

(3) (4) 이제부터는 아까처럼 DS = CS 해 주고,

(5)~(8) 아까와 동일. 문자열을 찍은 뒤 프로그램을 종료한다.

이런 초간단 초미니 프로그램은 exe가 아니라 com 형태로도 만들지 말라는 법이 없어 보인다. com은 그 어떤 헤더나 시그니처도 없이 첫 바이트부터 바로 기계어 코드와 데이터를 써 주면 되는.. 정말 원시적이기 그지없는 바이너리 덤프일 뿐이기 때문이다. 빌드 날짜, 버전, 요구하는 아키텍처나 운영체제 등등 그 어떤 부가정보도 존재하지 않는다.

요즘 프로그래밍 언어들이 기본 제공하는 런타임들의 오버헤드가 너무 크다 보니, 이에 대항하여 세상에서 제일 작은 "Hello world" 프로그램 이런 것에 집착하는 덕후들이 있다. Windows 프로그램의 경우 프로그램을 특수하게 빌드하여 CRT 라이브러리는 당연히 떼어내고, 코드와 데이터도 한 섹션에다 우려넣고, 거기에다 후처리까지 해서 단 몇백 바이트만으로 MessageBoxA(NULL, NULL, "Hello, world!", 0) 하나만 호출하는 프로그램을 만든 예가 있다.

그러나 이런 것들도 com 앞에서는 몽땅 버로우 타야 한다. 얘는 아예 파일 포맷 자체가 없으니까. 이 이상 더 줄일 수가 없다. com 형태로 만든 Hello world 프로그램은 겨우 20몇 바이트가 전부이다.
무슨 명령어를 내렸는지 기억은 안 나지만 컴퓨터를 재시작시키는 com 파일이 있었는데, 얘는 크기가 겨우 2바이트에 불과했다.

(1) BA 0C 01  MOV DX,010C
(2) B4 09     MOV AH,09
(3) CD 21     INT 21
(4) B8 01 4C  MOV AX,4C01
(5) CD 21     INT 21
그 뒤에 "Hello, world!$" 같은 문자열. 따옴표는 제외하고.


com은 exe처럼 코드/데이터 세그먼트 DS=CS 따윈 전혀 신경 쓸 필요 없이, 바로 본론부터 들어가면 된다. 그 대신 com은 16비트 단일 세그먼트 안에서 코드와 데이터 크기 한계가 모두 64K라는 치명적인 한계를 갖는다. 메모리 모델로 치면 그 이름도 유명한 tiny 모델 되겠다. 애초에 exe가 16비트 CPU에서 저 한계를 극복하고, 또 멀티태스킹에 대비하여 재배치도 가능하게 하려고 만들어진 포맷이기도 하다.

아, 아주 중요한 사항이 있다. com에서는 첫 256바이트, 즉 0x100 미만의 메모리 주소는 시스템용으로 예약되어 있어서 사용할 수 없다. 내 코드와 데이터는 0x100부터 시작한다. 그렇기 때문에 저 프로그램의 코드 크기는 12바이트이고, 문자열은 0xC 오프셋부터 시작하긴 하는데 거기에다가 0x100을 더해서 DX에다가는 0x10C를 써 줘야 한다.

Windows PE에다 비유하자면 0x100이 고정된 base address값인 셈이다. 그리고 DX의 값은 그냥 VA이지 RVA가 아니다.
과거에 굴러다니던 exe/com 상호 변환 유틸리티들이 하던 주된 작업 중 하나도 이런 오프셋 재계산이었다. 그리고 com에서 exe라면 모를까 더 넓은 곳에서 좁은 곳으로 맞추는 exe -> com은 아무 exe에 대해서나 가능한 게 물론 아니었다. (단일 세그먼트 안에서만 놀아야..) 과거 도스에 exe2bin이라는 외부 명령어가 있었는데 걔가 사실상 exe2com의 역할을 했다.

아무튼, 저 바이너리 코드와 문자열을 헥사 에디터를 이용해서 입력한 뒤, 파일을 hello.com이라고 명명하여 저장한다. 이걸 도스박스 같은 가상화 프로그램에서 도스 부팅하여 실행하면 신기하게도 Hello, world!가 출력될 것이다.
고급 언어를 사용하지 않고 컴파일러 나부랭이도 전혀 동원하지 않고 가장 원초적인 방법으로 나름 네이티브 실행 파일을 만든 것이다. 사용 가능한 코드와 데이터 용량이 심각하게 작다는 것과, 요즘 64비트 Windows에서는 직통으로 실행조차 할 수 없다는 게 문제이긴 하지만. (네이티브 코드라는 의미가 없다~!)

이런 식으로 컴퓨터에 간단히 명령을 내리고 램 상주 프로그램이나 바이러스 같은 것도 만들기 위해 옛날에는 debug.com이라는 도스 유틸리티가 요긴하게 쓰였다. 간단한 어셈블러/디스어셈블러 겸 헥사 에디터로서 가성비가 뛰어났기 때문이다. edlin 에디터의 바이너리 버전인 것 같다.

오늘날 어셈블리어라는 건 극소수 드라이버/컴파일러 개발자 내지 악성 코드· 보안· 역공학 같은 걸 연구하는 사람들이나 들여다보는 어려운 물건으로 전락한 지 오래다. 하지만 이것도 알면 디버깅이나 코드 분석에 굉장한 도움이 될 듯하다.
디스어셈블리 자체는 주어진 규칙대로 바이트 시퀀스를 몇 바이트씩 떼어서 명령어로 분해해 주는 비교적 간단한 작업일 뿐이다. 파서(parser)가 아니라 스캐너(scanner) 수준의 작업만 하면 된다.

하지만 디스어셈블리가 골치 아프고 귀찮은 이유는 코드의 첫 실행 지점을 정확하게 잡아서 분해를 시작해야 하며, 그래도 어느 게 코드이고 어느 게 데이터인지가 프로그램 실행 문맥에 의해 시시각각 달라지고 무진장 헷갈리기 때문이다. 데이터는 백 날 디스어셈블링 해 봤자 아무 의미가 없고, 오히려 코드의 분석에 방해만 된다. 이런 역공학을 어렵게 하기 위해서 디스어셈블러를 엿먹이는 테크닉도 보안 분야에는 발달해 있다.
하긴, 코드와 데이터가 그렇게 경계 구분 없이 자유자재로 변할 수 있는 게 "폰 노이만 모델 기반의 튜링 기계"가 누리는 극한의 자유이긴 하다.

Posted by 사무엘

2016/12/17 08:34 2016/12/17 08:34
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오옷, 지금까지 내 블로그에서 데이터베이스에 대한 얘기가 거의 없었던 것 같다.
오늘날 정보화· 컴퓨터 세상의 근간을 담당하는 핵심 소프트웨어 기술을 꼽자면 (1) 운영체제(!!), (2) 컴파일러(컴퓨터에서 돌아가는 모든 프로그램들을 생성..), (3) 손실/무손실 압축 알고리즘, 그리고 (4) DB엔진이지 싶다. 딱히 무순으로 나열한 것임.

요즘은 전국민의 신분 근황, 학생들의 모든 학적 정보, 카드 거래 내역, 병원 진료 내역 등등등~ 모든 기록과 행적이 전산화됐다.
그리고 저기서 전산화라는 건 곧 DB화를 의미한다. DB 엔진 없이는 이 복잡한 세상이 돌아갈 수 없는 지경이 된 지 오래다. 또한 key-value 개념부터 시작해 삼라만상의 정보들을 다 표와 표를 융합해서 구축한다는 '관계형'이라는 모델, 그리고 정규화 계층 같은 DB 이론도 깊이 들어가면 생각보다 굉장히 심오하고 복잡하다.

똑같이 총이라 해도 권총부터 시작해 소총, 중기관총, 대포까지 다양한 크기가 있듯이 DB 엔진이라는 것도 스케일이 생각보다 매우 다양하다.
네트워크를 통해 들어오는 수백~수만~수백만 건의 동시 접속 트랜잭션을 소화하면서 방대한 양의 데이터를 극도의 안정성(그 대신 성능 오버헤드도..)을 보장하면서 처리하는 대형 DB 엔진이 있다.
이런 건 일반 사용자가 개인용 PC에서 돌릴 일은 없는 물건이다. 오라클 내지 MS SQL Server 같은 프로그램의 제일 고급 에디션이 이 범주에 해당할 것이며 이런 건 가격도 왕창 비싸다.

MySQL은 저 정도로 방대한 스케일은 아니지만 원격· 다중 접속을 지원하고 로컬 내지 중소규모 웹 서버에서 굴리는 용도로 가성비가 아주 좋다. 게시판이나 블로그 엔진들이 컨텐츠를 얘를 기반으로 구축하곤 한다.

MS Office에 포함돼 있는 Access 정도로 가면 다중 접속은 이제 없고, 서버가 아닌 클라이언트 지향 DB가 된다. 개인용 컴퓨터에서 엑셀로 처리하기엔 좀 방대한 양의 데이터를 엑셀보다 더 프로그래밍 지향적으로 전문적으로 처리하는 도구로 격이 더 낮아진다. 예전에 Visual C++ 책을 봐도 DB 관련 API는 꼭 한 챕터가 할당돼 있었으며, ODBC는 큰 DB, DAO는 좀 작은 DB라고 봤었다.

개인적으로는 성경을 DB로 구축하니 좋았다. 성경은 신구약 전체가 31000구절쯤 되고 역본을 10여 개 갖고 있으면 구절 수가 몇십만 개에 달한다. 그리고 내가 원하는 구절만 쿼리를 날려서 찾는 건 아무래도 스프레드 시트보다는 응당 DB가 제격이다.

또한, 먼 옛날에 컴퓨터 학원에서 dBase III+를 배우던 추억이 떠오른다. 얘도 그 당시로서는 Access에 준하는 체급의 개인용 DBMS라 볼 수 있겠다. SQL이 아닌 독자적인 문법 기반이었고, 명령 프롬프트 모드도 있고 메뉴를 띄워서 DB 파일을 관리하는 assist 모드도 있어서 UI가 독특했다. 또한 dBase가 생성하던 DBF 파일은 도스 시절에 아래아한글도 전화번호부에서 사용하고 DB Viewer를 제공할 정도로 옛날에 꽤 대중적인 파일 포맷이었다.

여느 워드 프로세서나 스프레드 시트와는 달리, DB 프로그램에서는 각 데이터에 속하는 속성들을 자료형과 크기까지 꽤 까다롭게 미리 지정해 놓고 데이터를 넣어야 한다. 프로그램 코딩을 할 때 말고 '자료형'이라는 개념을 따지고 생각해야 하는 분야는 아마 DB밖에 없지 싶다.

사실은 프로그래밍 언어 중에도 자료형이 엄격하지 않고 귀걸이 코걸이 식으로 변할 수 있는 언어가 있다. 그리고 DB 자료형은 엔진에 따라 다르긴 하지만 프로그래밍 언어의 그것과는 달리 딱히 기계 친화적으로 지정하지 않아도 되는 경우가 있다. 숫자형의 표현 범위를 2진법이 아닌 10진법 기준 자릿수로 지정하는 것처럼 말이다.
전화번호는 절대로 숫자형으로 지정하지 말고 문자열형으로 지정해서 넣어야 한다고 학원 선생님에게서 들은 기억이 남아 있다.

"명령줄 기반 + UI + 반쯤 절차형 프로그래밍 환경"이라는 점에서는 이런 DB 프로그램은 매쓰매티카 같은 수학 패키지와도 구조가 비슷한 구석이 있는 것 같다. 아무나 함부로 접근하기는 어렵다는 공통점도 있고 말이다.

그에 비해 엑셀은 어떤가? 대용량 데이터를 취급하는 성능은 DBMS보다 뒤쳐지고, 수식 계산은 수학 패키지에, 비주얼과 레이아웃 기능은 워드 프로세서에 밀린다. 엑셀은 심벌 연산이나 임의 자릿수 계산 기능이 없으며(수학 패키지), 성능을 위해 위지윅(워드 프로세서)도 포기했다.

그럼에도 불구하고 엑셀은 이들 이념을 어중간하게 절충해서 얻은 접근성과 성능, 가성비 덕분에 일반 사용자에게 최고의 업무 처리 앱이 되었다고 볼 수 있다. 일종의 포지셔닝을 잘해서 승리자가 됐다. 한 값이 바뀌었을 때 관련된 셀의 값들이 연달아 쫙 바뀌는 동적인 문서를 손쉽게 만들 수 있는 게 최고의 강점인 듯하다. 또한 피벗테이블/차트는 SQL 같은 거 하나도 몰라도 SELECT 쿼리에서 특히 GROUP BY를 적절하게 구현해 줬다고 볼 수 있다.

DBMS는 굳이 사람만 쓰는 건 아니고 다른 컴퓨터 프로그램이 로컬에서 내부적으로 사용하기도 한다. 에.. 그러니까, 사람이 관리하는 데이터 말고 프로그램이 자기 혼자만 취급하는 데이터를 관리할 목적으로 말이다. 이런 데에 미들웨어 컴포넌트처럼 쓰이는 DB 엔진은 덩치가 더욱 작고 백업· 응급 복구 같은 안전 기능이 없는 대신, 크기· 성능 오버헤드가 더욱 작고 빠르다.

예전에 파일 포맷에 대해서 글을 쓴 적이 있었다. 내 프로그램이 테이블 형태이고 수정이 빈번한 몇백만 개의 대용량 데이터를 다루는데, 파일 포맷을 새로 만들기는 심히 귀찮고 그렇다고 단순 선형적인 바이너리/텍스트 컨테이너 포맷을 쓰기에는 성능이 우려된다면, 범용성으로 인한 약간의 오버헤드를 감수하고라도 저런 내장형 소형 DB를 얹는 게 좋은 선택이 될 수 있다.

괜히 파일 내부에서 골치 아픈 청크가 어떻고 헤더가 어떻고 데이터를 바이너리 비트 수준에서 신경 쓸 필요 없이, 그냥 테이블 스키마.. 이건 프로그래밍 언어로 치면 C/C++ 쓰던 게 아주 고수준 언어로 바뀐 것과도 같다. DB 구조 자체가 일종의 파일 시스템에 대응하니까.

특히 데이터 전체를 무식하게 메모리에 다 올려서 작업하는 형태가 아니라면 DB의 가성비가 더욱 올라간다. 요즘 시대에 다 차려져 있는 밥상인 검증된 오픈소스 솔루션을 놔두고 개발자가 B+ 트리 같은 거 일일이 구현하면서 삽입 삭제 수정 케이스를 일일이 테스트 할 이유가 없기 때문이다.

이런 컴퓨터지향적인 DB는 DB가 하는 본연의 작업에다가 비교/정렬/데이터 변형 알고리즘 같은 일부 핵심 작업만 내가 custom으로 작성한 함수로 대체할 수 있어서 대단히 강력하고 편리하다. 당연히 C/C++로 작성하여 네이티브 코드로 빌드한 함수로 말이다. 파이썬이나 Lua처럼 C/C++ glue에 뛰어난 고급 언어가 있듯, glue에 최적화된 DBMS도 응당 있다.

Visual Studio의 경우 인텔리센스 엔진이 ncb 자체구현 DB를 쓰던 것이 2010부터는 자사의 SQL Server "Compact Edition" DB 기반으로 바뀐 것으로 유명하다. 그런 건 DB를 사용하기 꽤 적절한 용례로 보인다. C++ 문법이란 건 앞으로 또 뭐가 생기고 어떻게 변할지 모르는데 그런 것에 대응하는 것도 파일보다는 DB 지향이 더 유리하겠다.

MS 것 말고도 이 바닥의 유명한 오픈소스 소형 DBMS로는 SQLite가 있다. 리처드 힙이라는 아저씨가 만들었는데, 그냥 오픈소스로도 모자라 골치아픈 LGPL, MIT 라이선스 그딴 것조차 거부하고 소스를 걍 public domain으로 뿌렸다..;;; 그러면서 "님이 받은 만큼 님도 남에게 베풀어 주세요"를 저작권 notice랍시고 적은 게 전부이고.. 천재에다 신자이고 굉장한 대인배이신 듯하다.

The author disclaims copyright to this source code. In place of a legal notice, here is a blessing:
- May you do good and not evil.
- May you find forgiveness for yourself and forgive others.
- May you share freely, never taking more than you give.


모질라 재단의 이메일 클라이언트 유틸인 ThunderBird는 워낙 대용량 편지함을 관리하다 보니 내부 파일이 SQLite DB인 듯하며, 안드로이드 OS에서도 얘를 적극 활용 중이라고 한다. 그러고 보니 소형 DB들은 MS것과 오픈소스 모두 제품명에 compact, lite라는 '꼬마'를 나타내는 단어는 꼭 들어가 있다.

본인도 회사에서 SQLite를 좀 다룰 일이 있었다.
SQLite는 코드가 다양한 플랫폼에서 다양한 문자 인코딩(UTF-8, UTF-16 빅/리틀/디폴트)에 대비하여 API가 굉장히 세심하게 설계된 게 인상적이었다. 하긴, 인코딩에 따라 한글 같은 건 글자 수가 달라져 버리니 정보량에 매우 민감한 DB에서 그걸 민감하게 다루지 않을 수가 없다. 간단하게 단일 문자열로 통합· 추상화가 가능하지 않다는 얘기다.

콜백 함수는 자신이 받고 싶은 문자열의 형태를 지정해 줄 수 있으며, 콜백 함수 자체의 인자는 char도, wchar_t도 아닌 const void*로 돼 있다.
그리고 DB 내부에서 사용하는 문자열뿐만 아니라 열고 싶은 DB 파일을 지정하는 것도 16비트 문자열형 버전이 따로 있는데, 이건 Windows처럼 16비트 문자열을 네이티브로 쓰는 OS에서 CreateFileW 같은 W API를 쓰면서 제 성능을 낼 수 있게 한 배려로 보인다.

다음은 DB와 관련된 여러 문자열 처리 관련 잡설들이다.

1. 정렬

프로그래밍 언어들이 제공하는 문자열 비교는 정말 단순무식하게 숫자 비교의 연장선으로서 각 문자들의 코드값 비교 그 이상도 이하도 아니다. 허나 실생활에서는 오름차순/내림차순부터 시작해 대소문자 구분, 언어 정보를 고려한 비교 같은 복잡다양한 옵션이 필요하다.

대중적이고 자주 쓰이는 옵션은 SQL에서도 언어 차원에서 (1) 옵션을 제공한다. 하지만 좀 더 복잡한 정렬을 위해서는 값을 그대로 비교하는 게 아니라 (2) 사용자가 변조한 값을 비교한다거나 (3) 아예 비교 함수 자체를 customize할 수 있어야 한다.
물론 (3)만 있어도 (1)과 (2)는 다 처리가 가능하니 C 언어의 qsort 함수는 비교 함수만 인자로 받는다. 그러나 파이썬의 정렬 함수는 (1)~(3)까지 다양한 방식으로 운용 가능하다. SQL은 collation이라는 개념으로 정렬 알고리즘 자체를 customize할 수 있다.

2. 토큰화

구분자를 사이에 두고 여러 문자열들이 뭉쳐 있는 문자열을 토큰화해서 문자열(단어)들의 리스트로 뽑아내는 건 탈출문자 인코드/디코드만큼이나 이 바닥에서 굉장히 흔하게 행해지는 작업인 것 같다. 파이썬의 경우 split이라는 메소드가 있다.

그런데 토큰화라는 게 두 부류가 있다. 하나는 구분자가 whitespace 부류이기 때문에 "A    B"나 "A B"나 똑같이 A와 B로 분간되는 것이다. A와 B 자체는 빈 문자열이 될 수 없다.
다른 하나는 구분자가 콤마나 세미콜론 같은 부류이며, 한 구분자가 정확하게 한 아이템만을 분간한다. A,,,B라고 쓰면 A와 B 사이에 빈 문자열이 두 개 더 걸려 나온다..

C가 제공하는 오리지널 strtok는 컨텍스트를 받는 인자가 없어서 (1) 토큰 안에서 또 토큰 구분을 할 수 없으며 멀티스레드 환경에서 사용하기에도 위험하다. 그뿐만이 아니라 얘는 (2) whitespace형 토큰화만 지원하기 때문에 콤마형 토큰화에는 사용할 수 없다는 것도 단점이다. 그래도 뭔가 문자열을 또 복사하고 생성하는 게 없고 성능 하나는 나쁘지 않기 때문에 컨텍스트 인자만 추가해 주면 여전히 유용한 구석은 있다.

DB를 텍스트 형태로 덤프 백업하면 그냥 csv 형태로만 뱉는 게 아니라, 그대로 SQL을 실행만 하면 DB의 재구성이 가능하게 INSERT INTO xxx VALUES가 붙은 형태로 백업되는 것도 많다. DB 스키마는 그냥 CREATE TABLE ... 형태가 될 것이고.
코드와 데이터의 경계가 모호하다. DB 백업도 뭔가 JSON 같은 포맷과 연계 가능하지 않을까 하는 생각이 잠시 들었다.

3. 검색어의 전처리

SQL로 문자열을 검색하고 싶으면 그 이름도 유명한 LIKE 연산자를 쓰면 된다. 어지간한 프로그래밍 언어라면 함수 형태로 구현되었을 기능이 SQL에서는 연산자이다.
얘는 정규 표현식과 같지는 않은데 반쯤은 정규 표현식을 닮은 문법을 지원하여, A LIKE B는 A가 B라는 패턴을 만족하는지 여부를 되돌린다. 0개 이상의 임의의 문자열을 뜻하는 와일드카드가 *가 아니라 %이다. XXX로 시작하는 문자열, 끝나는 문자열, 중간에 XXX가 포함된 문자열 같은 게 다 이걸로 커버 가능하다.

그런데 탈출문자/와일드카드가 존재하는 모든 문자열 체계가 그렇듯이 그 탈출문자 자체는 어찌 표현하느냐가 또 문제가 된다. 이를 위해 SQL에서는 A LIKE B 다음에 ESCAPE C라고, '필요한 경우' 탈출문자를 사용자가 지정해 줄 수 있다. 그래서 \%, \_ 이런 식으로 와일드카드 자체를 표현할 수 있다. 탈출문자 자체는 역시 그 탈출문자를 두 번 찍으면 표현 가능.
탈출문자로는 C/C++처럼 역슬래시를 써도 되지만, 다른 걸 지정해 줘도 된다. SQL은 의외로 이런 데에 유도리가 있다. LIKE는 뒤의 ESCAPE와 합쳐져서 삼항 연산자 역할도 한다고 생각하면 되겠다.

다음으로, SQL에서 문자열 상수(리터럴)는 작은따옴표 또는 큰따옴표로 모두 표현 가능하다. 문자열 내부에 작은따옴표가 있으면 큰따옴표로 둘러싸면 되고, 그 반대의 경우를 사용해도 된다. 그런데 고약하게 문자열 내부에 두 종류의 따옴표가 모두 존재한다면 그 따옴표 자체는 따옴표를 두 번 찍어서 표현하면 된다. 이건 LIKE 연산자가 아니라 SQL 파서 자체에서 인식하는 탈출문자이므로 LIKE 연산자가 인식하는 탈출문자와는 성격이 다르다. C/C++로 비유하자면 위상이 \ 탈출문자와 printf % 탈출문자와의 관계와도 같다.

쿼리 내부에서 따옴표 탈출문자의 처리는 매우 철저하게 해야 한다. 안 그러면 이건 SQL injection이라는 보안 취약점이 되기 때문이다. SELECT ... WHERE id='A' 이런 식으로 쿼리를 작성했는데 A 내부에 또 작은따옴표가 존재해서 문자열 상수를 종결해 버리고, 사용자가 입력한 문자열이 쿼리의 실행에 영향을 줄 수 있다면.. WHERE 절을 언제나 true로 만들 수 있고 DB 내용을 몽땅 유출할 수 있기 때문이다. 이런 사건이 대외적으로는 '해킹' 내지 '개인정보 유출'이라고 보도된다.

Posted by 사무엘

2016/12/11 08:38 2016/12/11 08:38
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Visual Studio 201x, MSDN 이야기

1. 도움말 시스템

Visual C++ (지금의 Visual Studio)이 개발된 이래로 IDE가 제공하는 도움말 및 API 레퍼런스 시스템은 다음과 같이 변모해 왔다.

  • 1세대 1.x~2.x: 그냥 평범한 WinHelp 기반 hlp
  • 2세대 4.x, 5: 리치 텍스트(RTF) 기반의 자체적인 도움말 시스템이 IDE 내부에 통합되어 제공. 같은 컴퓨터 사양에서 RTF 기반 엔진은 이후에 등장한 IE+HTML 기반 엔진보다 텍스트 표시와 스크롤 속도가 훨씬 더 빨랐다.
  • 3세대 6: RTF 대신 HTML 기반의 외부 도움말로 갈아탐. MSDN이라는 명칭 정립.
  • 4세대 200x (.NET ~ 2008): HTML 기반이지만 CHM 말고 다른 컨테이너를 사용하는 Document Explorer. 도움말을 IDE 내부에 구동할 수도 있고 외부에 구동할 수도 있음. 융통성이 생겼다.
  • 5세대 201x: Help Viewer 도입. 버전도 1.0부터 리셋 재시작.

하긴, 비주얼 C++의 프로젝트 파일 포맷도 이와 거의 비슷한 단계를 거치며 바뀌어 왔다. vcp(1세대), mdp(2세대), 3세대(dsw/dsp), 4세대(sln/vcproj), 5세대(sln/vcxproj)의 순. 단, 비주얼 C++ 5는 2세대 도움말 기반이지만 프로젝트 파일은 예외적으로 3세대 6.0과 동일한 dsw/dsp기반이다.

본인은 지금의 일명 5세대 도움말 시스템을 별로 좋아하지 않았다.
일단 5세대 시대를 처음으로 시작한 Visual Studio 2010은 후대 버전은 안 그런데 얘만 유독 무겁고 시동 속도가 무척 느렸다.
그리고 같이 내장된 Help Viewer 1은 '색인' 탭으로 가면 심한 랙이 걸려서 몹시 불편했다. 재래식 4세대 도움말에 비해 기능 차이는 별로 없는데 느리고 무거워지기만 해서 학을 뗐다.

그나마 2012부터는 IDE가 가벼워지고 도움말의 랙도 없어진 듯하다. 그 대신 2010에는 없던 다른 사이드 이펙트가 생겼다.
첫 구동되어서 Help Viewer 스플래시 화면이 뜰 때 마우스 포인터가 움직이지 않을 정도로 컴퓨터가 잠시 stun(멈칫)된다. 구닥다리 내 컴에서만 그런 줄 알았는데 회사의 초고성능 최신식 컴퓨터에서도 동일한 현상이 발생한다.

먼 옛날의 불안정한 유리몸이던 Windows 9x도 아니고 엄연히 7~10급의 최신 OS에서 하드웨어를 도대체 어떻게 건드렸길래 마우스 포인터조차 움직이지 않는 상태가 되나?

잘 알다시피 요즘 Visual Studio IDE는 평범한 Win32 API로 GUI를 만드는 게 아니라 닷넷 + Windows Presentation Foundation 기반으로 특수하게 하드웨어 가속도 받으면서 아주 뽀대나는 방식으로 그래픽을 출력한다.
글자를 찍는 계층도 뭐가 바뀌었는지, 텍스트 에디터에는 트루타입 글꼴만 지정되지 FixedSys 같은 비트맵 글꼴을 사용할 수 없게 바뀌었다. '굴림'은 트루타입이니 사용은 가능하지만 embedded 비트맵이 대신 찍히는 크기에서도 ClearType이 적용되어 색깔이 살짝 바뀌어 찍히며, 같은 글자끼리도 폭이 좀 들쭉날쭉하게 찍힌다.

이렇듯, 재래식 GDI API로 글자를 찍었다면 절대로 나타나지 않을 사이드 이펙트들이 좀 보인다.
그런 특수한 그래픽/GUI를 사용하기 위해서 마치 게임 실행 전처럼 하드웨어 초기화가 일어나고, 그때 마우스 포인터가 살짝 멈추는가 하는 별별 생각이 든다.

2. GDI API 설명은 어디에?

요즘(2010년대) Visual Studio의 MSDN 레퍼런스엔 왜 GDI API들이 누락돼 있는지 궁금하다. BitBlt, SetPixel 같은 것들. desktop app development에 해당하는 몇백 MB짜리 도움말을 분명히 설치했는데도 로컬 도움말에 포함되지 않아서 저것들 설명은 느린 인터넷 외부 링크로 대체된다.

VS 2010에서는 GDI 관련 API들이 색인으로는 접근 가능하지만 목차에서는 존재하지 않아서 접근불가였다. 그리고 MFC 레퍼런스도 단순한 API wrapper의 경우(가령 CDC::MoveTo) See also 란에 자신의 원래 API 함수에 대한 링크(가령 MoveToEx)가 있는데, 요건 내부 링크가 아니라 인터넷 MSDN 사이트의 외부 링크로 바뀌어 있었다.

즉, 그때부터 GDI API의 설명은 제외될 준비를 하고 있었던 듯하다. 그 뒤로 2012인가 2013 이후부터는 그것들이 색인에서도 제외되고 완전히 없어졌다. 2015도 마찬가지인 걸 보니 GDI의 누락은 단순 지엽적인 실수가 아니라 의도적인 계획인 것으로 보인다.

kernel32, user32, advapi32 등 나머지 API들은 다 남아 있는데 왜 GDI만 없앴는지, 얘는 정말로 완전히 deprecate 시킬 작정인지 알 길이 없다. Windows NT 3.1 초창기 때부터 20년이 넘게 운영체제의 중추를 구성해 온 놈인데 그걸 호락호락 없애는 게 가능할까? 게다가 BeginPaint, GetDC처럼 GDI를 다루지만 실제로는 USER 계층에 속해 있는 기초 필수 API조차 언급이 누락된 것은 좀 문제라고 여겨진다.

이런 것 때문에 본인은 Visual Studio는 옛날 Document Explorer 기반이던 200x도 여전히 한 카피 설치해 놓고 지낸다.
옛날에는 또 Visual C++ 2005의 MSDN만 TSF API 레퍼런스도 없고 뭔가 나사가 빠진 듯이 컨텐츠가 왕창 부실해서 내가 놀랐던 기억이 있다. 2003이나 2008은 안 그랬고 걔만 좀 이상했었다.

3. 프로젝트에 소속되지 않은 소스 코드도 심층 분석

Visual C++. 2013인지 2015인지 언제부턴가 프로젝트에 등재되지 않은 임의의 C/C++ 소스 코드를 열었을 때도 이 파일을 임시로 파싱해서 인텔리센스가 동작하기 시작했다. 이거 짱 유용한 기능이다.
전통적으로 프로젝트 소속이 아닌 파일은 문맥을 전혀 알 수 없으며 빌드 대상도 아니기 때문에 IDE에서의 대접이 박했다. 정말 기계적인(문맥 독립적이고 명백한) 신택스 컬러링과 자동 들여쓰기 외에는 자동 완성이나 인텔리센스 따위는 전혀 제공되지 않았다. 전혀 기대를 안 하고 있었는데 이제는 걔들도 miscellaneous file이라는 범주에 넣어서 친절하게 분석해 준다.

4. Spy++

Visual C++에는 프로그램 개발에 유용하게 쓰일 만한 아기자기한 유틸리티들이 같이 포함돼 있다.
'GUID 생성기'라든가 '에러 코드 조회'는 아주 작고 간단하면서도 절대로 빠질 일이 없는 고정 멤버이다.
옛날에는 'OLE/COM 객체 뷰어'라든가 'ActiveX 컨트롤 테스트 컨테이너'처럼 대화상자가 아닌 가변 크기 창을 가진 유틸리티도 있었는데 OLE 내지 ActiveX 쪽 기술이 인기와 약발이 다해서 그런지 6.0인가 닷넷 이후부터는 빠졌다.

그 반면, 기능이 제법 참신하면서 1990년대부터 지금까지 거의 20년 동안 변함없이 Visual C++과 함께 제공되어 온 장수 유틸리티는 단연 Spy++이다.
얘는 제공하는 기능이 크게 변한 건 없었다. 다만 아이콘이 초록색 옷차림의 첩보요원(4.x..!), 분홍색 옷차림(6.0~200x), 검정색 옷차림(2010~현재)으로 몇 차례 바뀌었으며, 운영체제의 최신 메시지가 추가되고 도움말이 hlp에서 chm으로 바뀌는 등 외형만이 최소한의 유지보수를 받아 왔다.

아, 훅킹을 사용한다는 특성상 2000년대 중반엔 64비트 에디션이 따로 추가되기도 했다. 하지만 GUI 껍데기는 x86용 하나만 놔두고 64비트 프로그램에 대해서는 내부적으로 64비트 서버 프로그램을 실행해서 얘와 통신을 하는 식으로 프로그램을 개발하면 더 깔끔했을 텐데 하는 아쉬움이 남는다. 그러면 사용자는 겉보기로 한 프로그램에서 32비트와 64비트 구분 없이 창을 마음대로 들여다보고 훅킹질을 할 수 있을 테니 말이다.

실제로 <날개셋> 입력 패드도 그런 식으로 동작하며, 당장 Visual C++ IDE도 내부적으로 64비트 IPC 서버를 따로 운용하기 때문에 IDE 자체는 32비트이지만 64비트 프로그램도 아무 제약 없이 디버깅이 가능하다. 하지만 안 그래도 훅킹을 하느라 시스템 성능을 잡아먹는 프로그램인데.. 성능 문제 때문에 깔끔하게 64비트 에디션을 따로 빌드한 것일 수도 있으니 Spy++ 개발자의 취향은 존중해 주도록 하겠다.

Spy++는 워낙 역사가 긴 프로그램이기 때문에 초창기 버전은 창/프로세스들의 계층 구조를 전용 트리 컨트롤이 아니라 리스트박스를 정교하게 서브클래싱해서 표현했다. 쉽게 말해 과거 Windows 3.1의 파일 관리자가 디렉터리 계층 구조를 표현한 방식과 비슷하다. 사실은 리스트박스에서 owner draw + user data로 계층 구조를 표현하고 [+/-] 버튼을 눌렀을 때 하부 아이템을 표시하거나 숨기는 건 1990년대 초반에 프로그래밍 잡지에서 즐겨 다뤄진 Windows 프로그래밍 테크닉이기도 했다.

그러다가 VC++ 2005인가 2008 사이쯤에서 Spy++은 운영체제의 트리 컨트롤을 사용하는 걸로 리팩터링이 됐다. 사용자의 입장에서는 기능상의 변화가 없지만 내부적으로는 창을 운용하는 방식이 완전히 바뀐 것이기 때문에 이건 내부적으로 굉장히 큰 공사였으리라 여겨진다.

그런데 VC++ 2010과 함께 제공된 Spy++는 일부 단축키들이 동작하지 않는 버그가 있었다. 전부 먹통인 것도 아니고 창 찾기 Alt+F3, 목록 새로 고침 F5, 속성 표시 Alt+Enter 같은 게 동작하지 않아서 프로그램을 다루기가 불편했다. 이 버그는 잠깐 있었다가 다시 2012 이후에 제공되는 Spy++부터는 고쳐졌다.

Posted by 사무엘

2016/12/03 08:31 2016/12/03 08:31
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1.
잘 알다시피 C언어는 원래 '이식성 있는 어셈블리'를 표방할 정도로 고수준 언어의 탈을 쓴 뭐랄까.. 안에서 돌아가는 모든 내부 과정이 있는 그대로 투명하게 노출되고, 프로그램이 메모리 내부에서 다루는 모든 물건들은 비트와 바이트 단위로 접근 가능한 식으로.. 모든 것을 프로그래머 재량에 맡기는 가볍고 이상야릇한 언어라는 성격이 강했다.

그래서 static/global을 제외하면 변수값의 초기화도 몽땅 수동으로 해야 하고, 배열 첨자 체크가 없고 심지어 문자열 타입도 없고.. 뭐 그랬다.
그 대신 공용체와 비트필드 같은 변태스러운 물건은.. C 말고 도대체 다른 어떤 언어에서 찾을 수 있겠는가? 단적인 예로, 부동소수점을 부호, 지수, 가수부별로 쪼개서 내부 구조가 어떻게 돌아가는지 보여주는 프로그램을 C 말고 다른 언어로 만드는 건 직관적이지 못하고 꽤 귀찮은 일이 될 것이다.

내가 직접 코드를 작성하지 않았는데 C가 언어 차원에서 자동으로 해 주는 일이라고는 환경변수 세팅이라든가 main 함수에 전달되는 argument의 파싱 같은 정말 최소한의 초기화밖에 없다시피했다.

하지만 C++은 언어 차원에서 몰래 하는 일이 더 있다. 우리가 빌드하는 프로그램에 코드가 추가되기 때문에 그 존재감과 오버헤드에 대해서 최소한의 인지는 하고 있어야 하는 것들이 종종 있다.
생성자와 소멸자, 임시 R-value 오브젝트, 암시적인 형변환 같은 건 그야말로 기본 중의 기본이고.. 가상 함수가 호출되는 원리도 아주 흔한 예다. C로 표현하자면 pData->vptr->pfnFuncXXX(pData, ...) 과 같은 급의 다단계 포인터 참조 오버헤드가 발생한다. 이런 건 C++ 한다는 사람이 아무리 초짜라도 절대로 몰라서는 안 된다.

가상 상속 정도면 가상 함수보다는 훨씬 볼 일이 없는 물건이다. 컴파일 타임 때 미리 계산된 오프셋으로 기반 클래스를 참조하는 게 아니라 기반 클래스의 위치 자체를 포인터를 통해 런타임 때 얻어 온다고 생각하면 된다.

더 어려운 걸로 내려가자면 pointer-to-member가 구현된 원리가 있는데, 이것도 forward 선언된 클래스 + 다중 상속이라는 변수를 만나면 내부 구현이 더럽게 복잡해지며 컴파일러간의 바이너리 호환성도 깨진다. C++에서 한번 홍역을 치른 뒤에 다른 언어에서는 별로 도입할 생각을 안 하고 있다.

global scope에 속한 객체들이 생성자와 소멸자가 호출되는 타이밍, 순서와 원리도 알아두면 좋다. 이식성을 위해서는 global 객체를 만들지 말고, 번거롭지만 차라리 포인터만 만들어 놓고 new와 delete를 프로그램이 수동으로 하는 게 권장되고 있다.

Exception이라는 것도 아주 요상한 물건이고...
끝으로, 언어 차원에서 지원되기 시작한 RTTI(런타임 시점에서의 타입 정보 인식) 기능도 있다. 하지만 이건 제대로 쓰이지는 않는 것 같다. dynamic_cast, typeid 같은 연산자 말이다. 가상 함수가 존재하는 모든 클래스들에는 자동으로 언어 차원에서의 타입 식별 정보가 추가된다.

얘는 구현 오버헤드가 만만찮으며, 언어의 기능에 의존하지 않고 자체적으로 RTTI를 구현한 레거시 코드도 많기 때문에 결국 컴파일러 옵션이 지정되었을 때만 지원되는 기능이 되었다. Visual C++의 경우 /GR 옵션이다.
개발 역사가 오래 됐고 다중 플랫폼을 지원하는 어지간한 프로젝트들은 이 기능을 사용하지 않는다. 마치 문자열 클래스만큼이나 파편화와 중복 구현이 난립해 있다.
사실, RTTI가 제대로 지원되려면 가상 함수가 존재하는 모든 오브젝트들이 공통으로 상속하는 베이스 클래스라는 개념도 있어서 그 베이스 클래스에서 타입 식별과 관련된 멤버들을 제공해야 하지 않나 싶다.

C++은 언어 차원에서의 개입을 최소화한다는 철학을 가진 언어에서 출발했는데 점점 기능이 비대해지고 언어 차원에서의 개입이 늘고 있다.

2.
포인터는 CPU가 메모리 위치를 식별할 때 사용하는 숫자로, 일반적으로는 machine word와 다를 바 없는 아주 가볍고(= 함수 인자로 값을 그대로 넘겨줄 수 있는) 단순한 자료형이다.
여느 자료형의 포인터는 정수와 reinterpret_cast로 형변환이 가능하다. 함수의 포인터는 + - 산술 연산이 되지 않지만 그래도 역시 정수와 교환이 된다.

하지만 포인터가 machine word 하나와 딱 대응하지 않을 때도 있다.
과거 16비트 시절에는 64KB보다 더 큰 영역의 메모리에 접근하기 위해 세그먼트 번호를 추가로 묶은 far pointer라는 게 있었으며 far은 예약어였다. 뭐 그래 봤자 이 포인터는 32비트 long 정수 하나에 대응했으니, Windows 프로그래밍에서는 L이라는 접두어로 원거리 포인터를 표현했다. LPSTR, LPVOID, LPCWSTR 등.

32/64비트로 오면서 그런 구분이 없어졌기 때문에 접두어 L은 불필요한 잉여가 되었다. 본인 역시 PSTR, PVOID, PCWSTR이라고만 쓴다.
단, PVOID는 winnt.h에 typedef로 정의돼 있는데 const void *는 왜 PCVOID라고 정의돼 있지 않고 여전히 LPCVOID만 있는지는 본인이 알 길이 없다. 믿어지지 않으면 한번 검색해 보시기 바란다. 정말 없다.

그리고 다음으로 machine word 하나와 딱 대응하지 않는 대표적인 기괴한 포인터는 아까도 잠깐 언급됐던 C++의 멤버 포인터이다. 다중 상속은 포인터간의 형변환이 일어났을 때 단순 언어적인 semantic뿐만 아니라 주소값 자체가 바뀔 수도 있는 상황을 만들었으며, pointer-to-member는 이를 보정하는 정보를 담느라 크기가 언제나 machine word 하나에 딱 들어가는 게 보장되지 않게 만들었다.

그래서 멤버 포인터는 신기하게도 reinterpret_cast나 C-style 캐스트로도 결코 숫자로 형변환이 되지 않는다. 숫자 하나가 아니라 구조체 같은 완전 생뚱맞은 자료형으로 취급된다. 크기와 내부 구현이 어떻게 가변적으로 달라질지 모르기 때문에 이것만은 C의 철학과는 정반대로 내부 구현과 접근을 프로그래머로부터 싹 감추고 숨겨 버렸다. 이거 굉장한 이질감이 느껴지지 않으신가?

자주 발생하는 일은 아니지만 구조체에서 어떤 멤버가 구조체의 시작 지점으로부터 정확하게 몇 바이트째 오프셋에 있는지 알고 싶을 때가 있다. 당연한 말이지만 이건 컴파일 타임 때 값이 결정되는 상수이다.
이럴 때 흔히 사용하는 방법은 &((STRUCTURE *)0)->member이다. 이렇게 해도 동작은 잘 하지만 그래도 더 깔끔한 방법이 있었으면 좋겠다는 생각이 든다.

개인적으로는 &STRUCTURE::member가 제일 직관적이고 깔끔한 형태라고 생각한다. 이건 pointer-to-member에 대입 가능한 멤버 주소를 얻을 때 사용하는 문법이다.
member가 static 데이터 멤버라면 저 값은 그놈 자신의 주소가 될 것이고, non-static이라면 메모리 주소가 아니라 자신의 오프셋이 된다. 비록 pointer-to-member(데이터 멤버)가 단순 오프셋의 superset으로서 그 이상의 추상적인 자료형이긴 하지만, 결국은 내부적으로도 오프셋을 갖고 있는 꼴이기 때문에 int형으로 reinterpret_cast도 됐으면 하는 생각이 든다. &((STRUCTURE *)0)->member을 안 써도 되게 말이다.

요즘 C++이 캡처가 없는 람다에 한해서 람다를 함수 포인터로 캐스트하는 것도 지원하듯이, 저것도 같은 맥락에서 정수형과 호환됐으면 하는 아쉬움이 남는다.

Posted by 사무엘

2016/11/22 08:33 2016/11/22 08:33
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Windows 10 이야기

1. 메트로 앱

Windows 10이 나온 지 1년이 좀 넘었고, 마소에서 그 1년간 시행하던 사상 초유의 OS 메이저 버전간의 무료 업그레이드 기간도 끝났다.
처음부터 Windows 7 이하의 구형 OS를 쓰고 있었고 컴의 사양도 빠듯하다면 모를까, 8.1을 쓰는 중에 10으로는 업그레이드를 마다할 이유가 확실히 전혀 없다고 여겨진다.

잘 알다시피 시작 메뉴와 메트로 앱이 쓸데없이 전체 화면을 점유하는 게 아니라 창 형태로 실행 가능해진 것은 아주 환영할 만한 변화이다. 왜 진작에 이렇게 안 만들었나 모르겠다.
결국 PC용 Windows의 입장에서는 재래식 데스크톱 UI뿐만 아니라 외형이 뭔가 flat하고 modern하고 stylish(?)하고, 모바일에 친화적이고 보안 제약이 강하게 걸린 UI 모드가 하나 더 생긴 셈이다. 마소에서는 그걸 최종적으로 Universal Windows app이라고 이름을 붙였으며 같은 기능을 하는 프로그램들을 이 형태로도 여럿 만들었다. 대표적인 게 Edge 브라우저이고.

하지만 개인적으로는 같은 기능을 하는 프로그램이 두 버전으로 중복 구현돼 있는 게 별로 마음에 안 든다. 특히 제어판도 기존 제어판에 덧붙여 '설정'이라는 메트로 앱과 이중 구도로 바뀌었다. 화면 해상도를 바꾸는 기능과 DPI를 바꾸는 기능만 해도 데스크톱 버전으로 갔다가 메트로 버전으로 갔다가 하면서 찾는 등 좀 혼란스러워진 느낌이다.

데스크톱 UI는 전통적으로 키보드가 주류이고 마우스가 옵션인 구도이다. 그리고 640*480 내지 800*600처럼 지금으로서는 상상도 할 수 없는 열악한 저해상도 디스플레이와 비트맵 글꼴 환경에서 시작해서 차근차근 발전해 왔다. 그렇기 때문에 글자 크기도 전통적으로 작은 편이다. 사실, 업무 환경에서는 한 화면에서 작은 글씨로 정보가 많이 표시되는 것도 중요하기도 하니까.

그러나 메트로 UI는 그런 레거시 배경이 없으며, 반대로 터치스크린을 염두에 두고 있기 때문에 각종 글자나 GUI 위젯이 큼직하다. 키보드를 배려한 지저분한 focus rectangle 점선이나 액셀러레이터 문자 밑줄이 없다. 사실 마소는 데스크톱 UI에서도 진작부터 저걸 시각적으로 지저분하다고 인지했다. 하지만 그걸 대놓고 없애 버릴 수는 없으니, 고육지책으로 마우스만 사용할 때는 저걸 기본적으로 표시하지 않으려고 세심한 신경을 썼다. WM_UPDATEUISTATE 같은 메시지가 추가된 건 무려 Windows 2000 시절부터이다.

과거에 닷넷이 C++보다 생산성이 더 뛰어나고 단순 바이너리 레벨에서의 API 통합 규격인 COM보다 규모가 더 큰 언어 통합 바이트코드 실행 환경을 추구했다면, 메트로는 PC와 모바일 기기간의 통합 UI를 추구했다고 볼 수 있다. 메트로와 닷넷은 큰 관련이 없으며 메트로 앱도 C++ 네이티브 코드 기반으로 얼마든지 만들 수 있다는 게 의외의 면모이다.

하지만 난 컴퓨터에서는 걍 데스크톱 앱만 있는 게 좋다. 모니터에 가로/세로 피벗 기능이 있는 건 봤어도 멀티터치 기능이 있는 건 난 지금까지 한 번도 못 봤다. 정작 멀티터치 API 자체는 Windows 7부터 도입됐는데도 말이다. 멀티터치는 문자 입력과도 밀접한 관계가 있는 인터페이스임에도 불구하고 날개셋 역시 그쪽 지원은 전무하다. 지원되는 기기를 지금까지 전혀 못 봤고, 고로 지원할 필요를 못 느껴서.
터치스크린은 호주머니에 넣고 들고 다니는 기기만으로 족하지, 커다란 모니터에다가 지저분한 지문 묻히고 싶지는 않더라.

2. 에디트 컨트롤

아 그나저나 굉장히 뜻밖인 점인데, Windows 10은 에디트 컨트롤이 내부적으로 대대적인 리모델링을 거쳤는지 메모장이 수~10수MB에 달하는 파일을 순식간에 읽고 편집할 수 있게 됐다. 아주 최근에야 알았다. 직전의 8.1만 해도 안 이랬는데.
Windows에서 에디트 컨트롤은 전통적으로 단일 버퍼 기반이기 때문에 아주 큰 파일을 읽은 뒤 맨 앞부분에서 글자를 삽입하거나 지우면 랙이 장난 아니게 발생했다. 평생 영원히 안 고쳐질 줄 알았는데.. 이건 뜻밖의 긍정적인 변화가 아닐 수 없다.

먼 옛날, Windows 9x에서 NT로 넘어가면서 일단 황당한 64KB 제약은 없어졌다. 하지만 2000/XP급에서도 16비트 기준에 맞춰졌던 비효율적인 내부 알고리즘은 여전했기 때문에 메모장이 편집할 수 있는 실질적인 파일 크기는 겨우 몇백KB 수준에 머물러 있었다. 그게 Windows 10에 와서야 완전히 개선돼서 한계가 없어졌다. 참 오래도 걸렸다.

3. 마우스 휠의 적용 대상

마우스 포인터의 움직임이나 버튼 누름 메시지는 너무 당연한 말이지만 포인터의 바로 아래에 깔려 있는 윈도우로 전달된다.
그러나 휠 굴림 메시지는 사정이 약간 다르다. 맥 OS는 여전히 바로 아래의 윈도우로 전달되는 반면, Windows는 전통적으로 키보드 포커스를 받고 있는 윈도우로 전달되곤 했다.

그랬는데.. Windows 10에서는 휠 메시지 전달을 어느 방식으로 할지를 지정할 수 있다. 내가 본 기억이 맞다면, 제어판의 마우스 카테고리엔 없고, '설정'이라는 메트로 앱으로 가야 한다.
콤보 박스에서 drop list는 열지 않고 키보드 포커스만 갖다 놓은 뒤 휠을 굴렸는데 콤보 박스의 selection이 바뀌지 않아서 마우스에 문제가 생겼나 의아해했는데 사실은 이렇게 동작이 바뀌었기 때문이었다.

둘을 절충해서 일단 마우스 포인터가 놓인 창부터 먼저 고려하되, 그 창에 스크롤 바 같은 게 없어서 휠에 반응할 여지가 없으면 그 다음 순위로 키보드 포커스가 있는 창을 스크롤 시키는 것도 괜찮지 않을까 싶다.

4. 두벌식/세벌식 전환

세벌식 자판 사용자에게는 참 난감한 일이지만, Windows라는 운영체제는 기본 한글 IME에서 두벌식/세벌식을 전환하는 절차가 버전업을 거칠수록 더욱 복잡해져 왔다.

  • 98/2000/ME: 이때가 제일 나았음. 한영 상태 버튼을 우클릭했을 때 나오는 메뉴에서 글자판을 바로 고를 수 있었다.
  • 95: 한영 상태 버튼 우클릭 메뉴에서 '환경설정' 대화상자를 꺼낼 수 있었고, 거기서 글자판을 고르면 됐다.
  • Windows XP/Vista/7: 우클릭 메뉴에서 "텍스트 서비스 및 입력 언어" 대화상자를 꺼낸 뒤, 거기서 한 단계 거쳐야 MS 한글 IME의 환경설정 대화상자를 열 수 있다. 즉, 예전보다 한 단계 더 거쳐야 글자판을 바꿀 수 있다.
  • Windows 8 ~ 10: IME 브랜드 아이콘을 클릭 후 맨 아래의 '설정'을 고른 뒤, '한국어'를 골라야 MS 한글 IME를 찾을 수 있고, 거기서 또 '옵션'을 클릭하면 환경설정 대화상자를 열 수 있다. 이제는 두 단계를 거쳐야 된다.

요약하자면 XP 시절에 TSF라는 체계가 추가되면서 글자판 전환 절차가 급 까다로워졌으며, 8~10에서는 더 번거로워졌다.
사실 이건 TSF 자체의 문제는 아니다. MS 한글 IME가 옛날과는 달리 자체적으로 글쇠배열을 간편하게 전환하는 버튼이나 메뉴를 제공하지 않는 바람에, 운영체제 제어판 애플릿을 일일이 꺼내야 하는 구조가 된 것이 근본 원인이다. 마소에서는 두벌식/세벌식 전환을 꼭 그렇게까지 기능을 노출해 줄 필요가 있을 정도로 자주 행해지는 동작은 아니라고 판단한 것이다..;;

어쨌든 이런 이유로 인해 Windows 10 시절에도 본인의 세벌식 파워업 프로그램에 대한 수요는 없어지지 않고 있다.
사용자 차원에서 글쇠배열 전환 절차는 복잡한 편이지만, 그래도 Windows Vista 이래로 마소에서는 내부적인 두세벌 정보 저장 방식은 쓸데없이 이랬다 저랬다 바꾸지 않고 있다. 그 덕분에 거의 10여 년간 세벌식 파워업 프로그램도 핵심적인 동작 알고리즘이 크게 바뀔 필요는 없었다.

5. 프로그램 외형

Windows 10은 데스크톱 앱의 창 껍데기가 알다시피 전반적으로 하얗게 밝은 회색 계열로 바뀌었다. 8 시절에는 non-client 영역의 두꺼운 테두리가 배경 그림의 분위기에 맞춰 형형색색으로 바뀌곤 했는데 그건 없어졌다.
Visual Studio와 Office도 최신 버전이 다 그런 색으로 바뀐 걸 보면 이게 2010년대 마소의 디자인 트렌드인 듯하다. 다만, 활성화된 창과 비활성화된 창이 껍데기나 제목 표시줄에 배경색의 차이가 서로 전혀 없고 글자색만 살짝 달라지는 건 좀 아쉬움으로 남는다. 상태를 분간하기 어려워서다.

어쩌면 저 디자인이 마소가 데스크톱 앱에다 선보이는 마지막 디자인인가 하는 생각도 든다.
1990년대부터 2000년대까지 마소는 운영체제와 VS, 오피스 공히, 메이저 버전이 바뀔 때마다 프로그램 비주얼과 아이콘을 왕창 뜯어고치는 게 유행이었다. 맥OS 진영에서는 상상도 못 할 일..;;

그런데 그 관행이 이제 약발이 다해 가나 보다.
VS 2013과 2015, 오피스 2013과 2015는 웬일로 비주얼이 큰 차이가 없고 프로그램들 아이콘도 바뀌지 않았다. 마소 제품들에서 전반적으로 발견되는 추세이다.
심지어 미플이라든가 IE는 잘 알다시피 개발을 중단하고 유사 기능의 메트로 앱으로 대체한다는 선언까지 된 상태이다. 진작에 개발이 중단되어 명맥만 유지되고 있는 Html Help를 보는 듯한 느낌이다.

그래도 또 2010년대 후반이나 2020년대로 가면 프로그램 외형이 또 어떻게 바뀔지 알 수 없는 노릇이다. 머리를 쥐어짜면서 미래를 개척한다는 것 참 힘든 일이다.

6. 도움말

Windows 10은 로컬 도움말이란 게 사실상 완전히 없어졌는가 보다.
메모장 같은 기본 제공 프로그램에서 F1을 누르면 HTML 도움말이 뜨지도 않고 자기네들이 또 따로 만든 도움말 창이 뜨지도 않고 그냥 Edge 브라우저로 웹사이트 기반 도움말만이 달랑 뜬다. 인터넷에 연결돼 있지 않으면 도움말을 열람할 수 없다. 도움말이 일체의 전용 프로그램이 없이 아예 이런 형태로 싹 바뀌어 버린 건 10이 처음인 듯하다.

덕분에 C:\Windows\Help 디렉터리를 보면 XP까지만 해도 예전엔 chm 파일들이 즐비했으며 웹페이지/플래시 기반의 신제품 데모 같은 볼거리도 있었다. 그러나 지금은 죄다 옛날 추억이 됐다.
PC 사용자들의 평균적인 컴퓨터 실력이 충분히 향상됐으니, 어차피 읽지도 않을 구질구질한 도움말들을 다 삭제한 건지는 모르겠다. 허나 Vista/7 때는 아예 '에니악'까지 소개하면서 컴맹을 대상으로 컴퓨터 기초를 일일이 소개하는 로컬 도움말이 있었는데 이건 너무 과격한 변화가 아닌가 싶다.

Posted by 사무엘

2016/09/10 08:32 2016/09/10 08:32
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1. 테두리

GUI 프로그램에서 대화상자를 만들다 보면 단순히 글과 그림, 목록, 버튼 같은 것만 집어넣는 게 아니라 그 컨트롤들을 성격별로 분류하는 구획 경계선, 테두리 같은 걸 그어야 할 때가 있다.
그런 게 필요하면 static 컨트롤을 쓰면 된다. Visual C++의 리소스 에디터 상으로는 Static text와 Picture control이 서로 다른 항목으로 나뉘어 있지만, 둘 다 운영체제의 윈도우 클래스 이름은 동일하게 "Static"이다.

Picture 컨트롤을 삽입한 뒤 속성에서 Type을 Etched Vert으로 고르면 세로줄이 만들어지며, Etched Horz를 고르면 가로줄이 만들어진다. 그리고 Type을 Frame으로 지정하고 Color를 Etched로 지정하면 사각형 테두리를 만들 수 있다.
선을 단순히 단색으로 그리는 게 아니라 음각으로 파인 듯이 3D 입체 효과(?)가 나게 그리기 때문에 etched라는 단어가 자꾸 나온다.

그런데 Picture 컨트롤만 있는가 하면 그렇지는 않다. 우리가 잘 아는 Group box라는 컨트롤도 있어서 사각형 테두리를 친다는 점에서는 Picture하고 거의 같은 역할을 한다.
단, Group box는 테두리의 좌측 상단에 간단한 텍스트를 찍을 수 있다. 그래서 이 테두리 안에 속한 컨트롤들의 전체 제목이나 카테고리 이름을 넣을 수 있기 때문에 더 유용하다.

또한, 이런 이유로 인해 Group box는 테두리의 윗변은 무작정 맨 위쪽이 아니라, 그 텍스트의 중앙 라인에 맞춰서 그어진다. 아래 그림을 보면 이게 무슨 말인지를 알 수 있다. (크기가 서로 동일한 Group box와 Picture frame이 화면에 실제로 보이는 형태)

사용자 삽입 이미지

Group box는 말 그대로 한 그룹에 속하는 컨트롤들(특히 라디오/체크 박스)의 가로· 세로 경계선과 제목 텍스트까지 한큐에 표시해 주기 때문에 굉장히 유용하다. 그런데 프로그램들에 따라서는 static text 옆에다가 가로줄 하나만 추가해 넣어서 Group box의 간소화 버전인 일종의 Group line을 넣기도 한다. 이 역시 위의 그림에 형태가 묘사되어 있으며, 독자 여러분도 이런 GUI를 많이 보신 적이 있을 것이다.

본인은 새로운 대화상자를 디자인할 때 Group box를 쓸지 Group line을 쓸지를 종종 고민하곤 한다. 가끔은 line이 box보다 더 깔끔하게 느껴질 때도 있다. line은 추가적인 좌우 여백을 소모하지 않기 때문에 공간 활용면에서도 좋다.

하지만 line은 group과는 달리, 텍스트와 가로줄을 서로 폭을 정확하게 계산해서 그려 주는 컨트롤이 없기 때문에 만들기가 불편하다. static text 따로, 가로줄 따로 두 컨트롤을 일일이 만들어야 한다. 텍스트의 글꼴이나 내용이 바뀌면 가로줄의 위치와 길이도 프로그램이 수동으로 업데이트해야 하니 번거롭다.

개인적인 생각은 (1) 길쭉하게 만들어 놓은 static 컨트롤에다가 텍스트를 찍은 뒤 나머지 오른쪽 여백에다가는 글자 크기 기준으로 중앙에 etched 가로줄을 자동으로 그려 주는 옵션을 추가하거나, (2) 기존 group box 컨트롤에 사각형 테두리가 아니라 가로줄만 찍는 옵션이 좀 있어야 한다고 본다. group box를 크기를 줄인다고 해서 group line로 만들 수는 없기 때문이다.

하지만 어느 것도 갖춰져 있지 않기 때문에 심지어 마소에서 만드는 프로그램들도 대화상자를 Spy++로 들여다보면 Group line은 별 수 없이 텍스트+가로줄로 수동으로 구현돼 있다. 아쉬운 점이 아닐 수 없다.
그래서인지.. MS Office 제품 중에서 운영체제의 대화상자를 사용하지 않고 자체 GUI를 사용하는(너무 역사가 길어서) Word와 Excel은 서식 대화상자 같은 걸 보면 group line이 상대적으로 많이 쓰였고, PowerPoint, Access, Publisher처럼 상대적으로 늦게 개발된 프로그램들은 group box를 더 많이 볼 수 있다.

내 심증은.. Word와 Excel은 한 개체만으로 간단하게 제목과 가로줄까지 group line을 표시해 주는 GUI 컨트롤/위젯을 자체적으로 보유하고 있는 것으로 보인다. 그 증거로는 Excel과 PowerPoint의 '화면 확대 배율' 대화상자 스크린샷이다. PowerPoint는 진짜 운영체제의 static 컨트롤 가로줄이지만 Excel은 그게 아니기 때문에 가로줄의 색깔이 두 프로그램이 서로 다른 걸 알 수 있다.

사용자 삽입 이미지

같은 제품 안에도 프로그램끼리 이렇게 미묘하게 일관성이 없는 부분이 존재한다.
그 뿐만이 아니다. 고전 테마에서는 group box의 선 모양과 static 컨트롤의 etched 선이 저렇게 똑같지만, 다른 테마가 적용되고 나면 둘의 선 모양이 달라진다. XP 시절의 Luna 테마든, 그 뒤의 Aero든.. 마찬가지다. 어느 것이든 group box의 선이 통상적인 etched 선보다 더 연해진다.

사용자 삽입 이미지

더욱 놀라운 사실은 따로 있다. 사실 group box는 윈도우 클래스가 Static이 아니라 Button이다. 이 정도로 Static 컨트롤과는 애초부터 기술적인 연결 고리가 없었다.
check나 radio 버튼은 비록 push 버튼과는 성격이 다르지만 그래도 BN_CLICKED라는 이벤트를 날려 준다는 공통점이 있으니 같은 버튼이라는 게 이해가 된다만.. group box는 포커스도 안 받고 이벤트도 없고.. 버튼과는 하등 공통점을 찾을 수 없는 static 장식품에 불과한데 도대체 왜 얘까지 Static이 아닌 버튼 소속인 걸까?

(더구나 라디오 버튼의 소속을 분류하는 것도 그 컨트롤들이 자체적으로 갖고 있는 WS_GROUP 스타일로 하지, 딱히 group box가 기여하는 건 없다. group box 안 만들어도 "1~3 중 택일, 4~7 중 택일" 같은 라디오 버튼들의 선택 영역 구분은 얼마든지 할 수 있다.)

Windows에서는 같은 버튼이라는 클래스인데 스타일을 무엇을 주느냐에 따라서(BS_GROUPBOX) 외형과 동작이 완전히 다른 윈도우가 되는 것이다. 먼 옛날 1.0 시절에는 리소스가 하도 부족해서 기본 윈도우 클래스를 새로 등록하는 것조차도 부담스러워서 가능한 한 같은 클래스에다가 여러 기능을 구겨넣기라도 해야만 했는가 보다. 하지만 group box가 왜 버튼 출신이며 기존 etched 선과 괴리가 생겼는지는 여전히 내 머릿속에 이해되지 않는 의문으로 남아 있다.

2. 버튼

말이 나왔으니 다음으로 버튼 얘기를 더 계속해 보도록 하자.
아래 그림은 평범한 라디오/체크/푸시 버튼과 탭 컨트롤을 고전 테마 기준으로 집어넣어 표시한 모습이다.

사용자 삽입 이미지

그런데, 라디오와 체크 버튼은 Button 출신답게 자기 자신도 버튼처럼 표시되게 하는 옵션이 있다. 바로 BS_PUSHLIKE 스타일. (BS_PUSHBUTTON은 윈도우의 동작 자체를 푸시 버튼으로 결정하는 스타일이니 혼동하지 말 것.)

사용자 삽입 이미지

저렇게 하니 라디오/체크도 푸시 버튼과 외형이 거의 똑같아진다. 그래도 키보드 포커스를 받았을 때 라디오/체크 버튼은 푸시 버튼처럼 테두리가 굵어진다거나 하지는 않기 때문에 실제로 조작해 보면 푸시 버튼과는 뭔가 다른 게 느껴진다.
라디오와 체크 버튼은 자신이 클릭된 경우 자신이 눌러지고 선택된(체크된) 상태로 바뀌는 반면, 진짜 푸시 버튼은 선택된 상태 같은 건 존재하지 않는다. 눌러도 다시 도로 튀어 올라온다는 차이점이 있다.

한편, 위의 그림에서 나오듯, 사실은 탭 컨트롤도 경계선 없이 각각의 탭의 이름만을 버튼처럼 표시하는 옵션이 있다(TCS_BUTTONS).
탭 버튼은 라디오 버튼과 비슷하지만 키보드로 조작할 경우, 화살표 키만 누른다고 해서 선택이 바로 이동하지 않는다. Space를 눌러서 선택을 확인해 줘야만 바뀐다는 차이가 있다.

도대체 이런 기능이 왜 존재하나 싶겠지만, 이 물건은 우리에게 아주 친숙하다. 먼 옛날, Windows 95의 작업 표시줄이 바로 탭 컨트롤에다가 이 스타일을 써서 구현돼 있었다. 물론 지금이야 작업 표시줄은 독자적인 비주얼과 기능이 너무 많이 들어갔기 때문에 진작에 자체 구현으로 바뀌었다.

이로써, 푸시 버튼처럼 생긴 놈이 푸시 버튼 자체뿐만 아니라 최소한 세 종류가 더 있을 수 있다는 뜻인데..
얘들도 테마를 변경하면 사정이 좀 달라진다.
Button들은 테마가 적용되어 버튼이 알록달록하게 바뀌지만 탭 컨트롤의 버튼들은 변화가 없다. 작업 표시줄 말고는 딱히 쓸 일이 없어져서 그런 듯하다. 글쎄, MDI 에디터 같은 데서 문서 탭을 나타낼 때 쓸 수도 있지 않으려나 모르겠다만..

사용자 삽입 이미지

이로써 버튼이 전혀 아니지만 클래스가 Button인 놈(group box), 버튼처럼 생겼지만 버튼이 아닌 놈(탭 버튼)을 모두 살펴보았다.
Windows XP~7이라는 과도기를 거쳐 8~10까지 나온 마당에 이제 운영체제에서 고전 테마는 더욱 보기 어려워지고 마치 XP Luna만큼이나 역사 속으로 사라져 가고 있다.
하지만 지금 생각해 봐도 고전 테마는 단순하면서도 굉장히 철저한 원칙 하에 세심하게 디자인된 것 같다. 화면에 표시만 하는 놈은 회색, 사용자와 interation을 하는 부분은 흰색에다가 두꺼운 입체 테두리, 포커스를 받은 아이템은 점선, 실제로 선택된 아이템은 highlight 색 등등..

그렇게도 사용자 감성, 인터페이스를 중요시한다면서 애플 맥 진영은 옛날에 GUI가 어떠했나 모르겠다. 안 그래도 마소가 애플의 GUI를 베꼈다고 험담이 많이 나돌던데.
그렇게 고전 테마 때 일관되게 형성되었던 GUI 가이드라인이 오히려 테마가 적용되면서, 당장 겉으로 드러나는 비주얼은 더 화려해졌을지 모르나, 그런 질서가 좀 무너진 듯한 것도 보여서 아쉬움이 남는다. 아무래도 고전 테마를 처음 만들던 때와 지금, 개발자가 세대 교체가 돼서 그런 것일 수도 있고.
그나저나 group line은 세대를 초월하여 진짜로 운영체제 차원에서 기능이 좀 있었으면 좋겠다.;;

Posted by 사무엘

2016/08/20 08:38 2016/08/20 08:38
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컴퓨터 프로그램에서 실행 제어라 하면 조건과 분기, 반복, 예외 처리 같은 것들이 있는데.. 절차형 프로그래밍 언어에서는 이런 게 예약어와 블록 구조 같은 걸로 표현되고, 단순 함수 호출이나 연산은 위에서부터 아래로 순차적으로 수행되는 편이다.

그런데 C 언어는 타 언어었으면 예약어를 써서 구현되었을 실행 흐름 제어도 다 함수로 구현되는 경우가 종종 있다. 몇 가지 예를 들면 이렇다. 코드 정적 분석 프로그램 같은 걸 만든다면 이런 건 함수 차원에서 예외적으로 다뤄져야 한다.
C가 저수준이라는 소리를 괜히 듣는 게 아닌 듯하다.

1. signal

시스템 차원에서 인터럽트가 발생했을 때 실행될 콜백 함수를 지정한다. Ctrl+C나 Ctrl+Break가 눌리는 것도 이런 상황에 포함되나, Windows의 경우 C 표준을 준수하느라 함수는 동일해도 Ctrl 키 인터럽트는 다른 인터럽트와는 꽤 다른 방식으로 따로 처리된다. (Windows API에 SetConsoleCtrlHandler이라는 함수가 있음) 사실, Windows는 자체적인 예외 처리 함수 지정 메커니즘도 제공한다.
현대의 언어라면 다 try ... catch로 처리했을 사항들이다. SIG* 상수들은 catch 구문에다 별도의 값이나 타입으로 전달되고 말이다.

2. setjmp/longjmp

C 언어에 이런 함수도 존재한다는 걸 처음 알았을 때 굉장히 놀랐었다. goto는 한 함수 안에서만 분기가 가능하지만 얘는 아예 함수의 경계를 초월하여 이전의 setjmp 실행 직후 상황으로 분기를 시켜 주기 때문이다. 이 함수는 다음과 같이 사용하면 된다. 개념적으로 운영체제의 '시스템 복원'을 생각해도 쉽게 이해할 수 있다.

#include <setjmp.h>
jmp_buf jb;

void Func(int n)
{
    printf("%d\n", n);
    if(n==5) longjmp(jb, 0); else Func(n+1);
}

int main()
{
    if(setjmp(jb)) {
        puts("recursion interrupted.");
    }
    else {
        puts("OK, try");
        Func(0);
    }
    return 0;
}

jmp_buf라는 버퍼 자료형을 선언한다. 얘는 배열에 대한 typedef이며, 함수의 인자로 전달될 때는 자동으로 포인터처럼 취급된다. 그렇기 때문에 setjmp, longjmp의 인자로 전달할 때 &를 붙일 필요가 없으며, 그리고 안 붙이더라도 언제나 내부 컨텐츠는 call by reference처럼 취급된다. jb는 매번 함수의 인자로 전달할 게 아니라면 그 특성상 전역변수로 선언해 놓는 게 속 편하다.

그럼, setjmp를 호출하여 되돌아가고 싶은 지점에 대한 스냅샷을 만든다. 스냅샷을 만든 직후에는 setjmp의 리턴값이 0인 것으로 간주된다. 그래서 위의 코드에서는 "OK, try"가 먼저 출력되고 Func가 호출된다.

나중에 Func가 굉장히 복잡하게 실행된 뒤에 이것들을 몽땅 한 큐에 종료해야겠다 싶으면 longjmp를 호출한다. 그러면 얘는 아까 setjmp를 호출한 곳에서 함수가 0이 아닌 값이 리턴된 상황으로 모든 컨텍스트가 '원상복귀' 된다. 그래서 "recursion interrupted"가 출력되고 실행이 끝난다.

구체적인 리턴값은 longjmp의 인자에다가 줄 수 있다. 다만, 여기에다가 0을 지정하면 setjmp가 처음 호출되어 0이 리턴된 것과 구분이 되지 않기 때문에 setjmp의 리턴값이 1인 것으로 값이 일부러 보정된다.

위의 코드는 예외 처리 구문을 사용한 다음 코드와 실행 결과가 완전히 동일하다. 이번에도 try, catch가 답이다. 언어 차원에서 예약어를 동원해서 구현했을 기능이 그냥 함수로 처리되어 있다는 얘기가 바로 이런 의미이다.

void Func(int n)
{
    printf("%d\n", n);
    if(n==5) throw 1; else Func(n+1);
}

int main()
{
    try {
        puts("OK, try");
        Func(0);
    }
    catch(int e) {
        puts("recursion interrupted.");
    }
}

setjmp/longjmp는 언어 차원에서 제공되는 기능이 아니다 보니, 저렇게 함수들을 이탈할 때 C++ 객체들의 소멸자 함수 처리가 제대로 되지 않는다는 한계도 있다. 가변 인자만큼이나 C와 C++의 기능이 서로 충돌하는 지점이다.
그래도 얘는 시스템 프로그래밍 차원에서 고유한 용도가 있다 보니, 이들 함수가 현대의 컴파일러에서 deprecate됐다거나, 뭔가 기능이 보강된 *_s 버전이 생겼다거나 하지는 않다.

3. fork

새로운 실행 주체를 생성하는 함수라는 점에서 Windows의 CreateProcess나 CreateThread와 얼추 비슷하다. 그러나 생성하는 방식은 완전히 다르다.
Windows에서는 프로세스를 생성할 때 파일명을 주며, 그 프로세스는 완전히 처음부터 다시 실행된다. 그리고 스레드는 콜백 함수를 지정해서 생성하며, 그 콜백 함수의 실행이 끝나면 스레드 역시 종료되어 사라진다.

그러나 fork는 지금 나 자신과 메모리 구조와 스택 프레임, 내부 상태 문맥 같은 게 완~전히 동일한 프로세스가 하나 또 실행된다. 그래서 fork를 처음 호출한 기존 프로세스는 fork의 리턴값이 nonzero인 것으로 간주되어 실행이 계속되며, 새로 생성된 프로세스는 리턴값이 0인 것처럼 간주되어 실행이 계속된다. 굉장히 신기한 결과인데, 함수의 디자인 방식이 setjmp와 미묘하게 비슷하다고 볼 수도 있는지는 잘 모르겠다.

//공통 처리 진행 후,
if(fork()==0) {
    //분기된 자식 프로세스 문맥. 하지만 공통 부분에서 만들어 뒀던 변수들에 접근 가능함.
}
else {
    //'공통'을 실행하던 부모 프로세스 문맥
}

(뭐, 정확히는 실행이 성공하면 양수가 돌아오고, 실패하면 음수가 돌아오니 이건 마치 GetMessage의 리턴값만큼이나 주의할 필요는 있다.)

Windows API에는 저렇게 모든 실행 문맥을 그대로 복제해서 자신의 분신 프로세스를 만드는 함수가 존재하지 않는다. 프로그램들 내부에 포인터들까지 있다는 점까지 감안하면 정말 주소 공간이 문자 단위로 정확하게 일치해야 할 텐데, 그걸 그대로 복제하는 건 성능 오버헤드가 크지 않겠나 하는 생각도 든다.

fork는 프로세스를 생성하는 놈이다 보니 CreateProcess와 마찬가지로 비동기적으로 실행된다. 앞서 소개한 signal도 인터럽트 함수가 이론적으로 비동기적으로 실행될 수 있다. set/longjmp는 하는 일은 기괴해도 그래도 프로세스/스레드를 넘나드는 물건은 아니니 대조적이다.

그래서 signal 핸들러나 fork를 사용하는 코드에서는 주의해야 할 점이 있는데, 버퍼를 사용하는 고수준 IO 함수를 사용해서는 안 된다. 쉽게 말해 Hello, world를 찍을 때도 간단하게 printf나 puts를 쓰지 말고 write(1, "Hello", 5)라고 좀 번거로운 방법을 써야 한다. 비동기적인 환경에서 여러 실행 단위가 고수준 IO에 동시에 접근하면 출력이 꼬일 수 있기 때문이다.

먼 옛날 대학 시절, 시스템 프로그래밍 숙제를 하던 시절에 어떤 수강생이 뭘 잘못 건드렸는지 자식 프로세스를 무한 생성하는 삽질을 했고, 이 때문에 학과 서버가 몽땅 다운되어서 수강생들이 과제를 할 수가 없어지는 사태가 벌어졌다. 이 정도면 그 학생뿐만 아니라 계정별로 자원 할당 한계 관리를 제대로 하지 않은 서버 관리자에게도 책임이 있지 않나 생각이 든다만, 어쨌든 이것 때문에 과제의 듀(제출 기한)까지 불가피하게 연장된 적이 있었다.

이것 때문에 빡친 모 친구의 메신저 대화명은 "포크 삽질하는 놈 포크로 찍어 버린다 -_-"였던 것을 본인은 지금도 기억하고 있다.

Posted by 사무엘

2016/07/21 08:39 2016/07/21 08:39
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등산 이야기만 몇 콤보로 계속되는 와중에 오랜만에 또 프로그래밍 얘기를 좀 하겠다.

본인은 예전에 열차나 건물(대표적으로 영화관)에서 좌석 배당 알고리즘이 어떻게 될까 궁금해하면서 이와 관련된 썰을 푼 적이 있다. 그리고 이와 비슷한 맥락에서, 점을 최대한 균등하게 순서대로 뿌리는 ordered 디더링의 가중치, 다시 말해 흑백 음영 단계 테이블은 어떻게 만들어지는 것일까 하는 의문을 제기했다. 그 당시엔 의문 제기만 하고 더 구체적인 해답을 얻지는 못했다.

그래픽 카드가 천연색을 표현할 수 있게 되면서 이제 컴퓨터에서 선택의 여지가 없는 '생존형'(?) 디더링의 필요성은 전무해졌다. 비디오보다는 아주 열악한 네트워크 환경에서 그래픽의 용량을 극도로 줄일 필요가 있을 때에나 특수한 용도로 제한적으로 쓰이는 듯하다. 색상뿐만 아니라 해상도도 왕창 올라가면서 이제는 글꼴의 힌팅조차 존재감이 많이 위태로워졌을 정도이니 세상이 참 많이도 변했다.

하지만 ordered 디더링이라는 건 점을 평면이나 공간에 최대한 골고루 질서정연하게 뿌리는 순서를 구하는 문제이다 보니, 계산 알고리즘의 관점에서는 실용적인 필요성과는 별개로 굉장히 흥미로운 문제인 것 같다.

사용자 삽입 이미지
(이제는 이런 무늬 패턴을 볼 일 자체가 거의 없어졌다..)

흑과 백이 정확하게 반반씩 있는 50% 경우를 생각해 보면, 당연한 말이지만 흑과 백은 대각선으로 엇갈린 형태로 존재한다. 수평선이나 대각선 형태가 아니다. ▤나 ▥가 아니라 ▩에 가까운 것이다.

그러므로 아주 간단한 2*2 크기의 음영이라면
(1 4)
(3 2)

가 된다. 수평선인 (1 2)(3 4)나 수직선인 (1 4)(2 3)이 아니라, (1 4)(3 2)라는 것이다.
그러니 태극기의 괘는 패턴이 (3 5)(4 6)이기 때문에 수직선에 가깝다. 그리고 이거 무슨 승용차에서 운전사가 있을 때와 없을 때, 좌석의 위치별로 상석에서 말석 순서 테이블과 비슷하다는 느낌도 든다.. -_-;;

시작점인 1은 언제나 좌측 상단으로 고정해서 생각해도 일반성을 잃지 않는다. 그럼 다음 2의 위치는 1에서 가장 멀리 떨어진 대각선이므로 역시 자동으로 결정된다.
그럼 (1 4)(3 2) 대신 (1 3)(4 2)는 불가능한 방향이 아니긴 하지만, 관례적으로 2 다음에 위쪽이 아니라 왼쪽에다가 3을 찍는 걸 선호하는 듯하다.

자, 그럼 얘를 조금 더 키워서 4*4 음영은 어떻게 될까?

(1 ? 4 ?) - (1 ? 4 ?) - (1 13 4 16)
(? * ? *) - (? 5 ? 8) - (9 5 12  8)
(3 * 2 ?) - (3 ? 2 ?) - (3 15 2 14)
(? * ? *) - (? 7 ? 6) - (11 7 10 6)

테이블의 크기가 딱 두 배로 커지면 새로운 숫자들은 언제나 기존 테이블의 틈바구니에 삽입된다. 그래야 균형이 유지될 수 있다.
각각의 틈바구니에 대해서 원래 칸의 대각선 아래 (+1, +1), 그리고 바로 아래 (0, +1), 바로 옆 (+1, 0)의 형태로 (5~8), (9~12), (13~16)이 매겨진다. 그랬더니 무슨 짝수 마방진 같은 복잡난감한 퍼즐이 채워졌다.

컴퓨터그래픽에서 실용적으로 가장 많이 쓰이는 음영은 8*8 크기이다. 모노크롬/16색 시절에 단색 패턴 채우기 함수들은 전부 8*8 패턴을 사용했다. 그러므로 얘는 음영을 64단계까지 표현할 수 있다.

8*8 패턴은 역시 4*4 패턴의 틈바구니에 삽입된다. 16 다음에 17이 들어가는 위치는 어디일까? 1과 2 사이에 5가 삽입되었던 것처럼 1과 5의 사이에 17이 삽입된다. 그리고 패턴 크기의 절반인 4픽셀 단위로 n, n+1, n+2, n+3이 (x,y), (x+4,y+4), (x,y+4), (x+4,y)의 순으로 번호가 매겨지는 건 변함없다.

거의 난수표 수준의 복잡한 테이블이 완성됐다. 규칙성이 뭔가 감이 오시는지? 그래픽 라이브러리들은 마치 삼각함수 테이블만큼이나 미리 계산된 디더링 테이블을 내장하고 있다.
그런데 이런 식으로 16*16 256단계 음영 테이블은 어떻게 만들 수 있을까?
각 구간을 순서대로 각개격파하는 게 아니기 때문에 분할 정복이나 재귀호출은 아닌 것 같다.

이런 숫자를 생성하는 코드를 작성하기 위해, 먼저 다음과 같은 변수들을 클래스나 전역변수 형태로 정의하자.

int mtrix[N][N]; int cs, ce;
static const POINT PTR[4] = {
    {0,0}, {1,1}, {0,1}, {1,0}
};

void Draw(int y, int x, int delta)
{
    for(int i=0;i<4;i++)
        mtrix[y+PTR[i].y*delta][x+PTR[i].x*delta]=ce++;
}

Draw는 특정 지점에서 n 간격으로 (0,0), (n,n), (0,n), (n,0)의 순으로 ce부터 ce+3까지 번호를 매겨 주는 역할을 한다.
이를 이용하면 2*2의 경우는 Draw(0, 0, 1)을 통해 간단히 만들 수 있다.

void Case2()
{
    cs=2; ce=1; memset(mtrix, 0, sizeof(mtrix));
    Draw(0, 0, 1);
}

앞서 살펴보았던 4*4는 이런 형태가 되고..

void Case4()
{
    cs=4; ce=1; memset(mtrix, 0, sizeof(mtrix));
    for(int a=0;a<4;a++)
        Draw( PTR[a].y, PTR[a].x, 2 );
}

더 복잡한 8*8은 Draw를 어떤 순서대로 호출해야 할지 따져보면 결국 규칙성이 도출된다.
그렇다. 2중 for문이 만들어지며, 16*16은 3중 for문이 될 뿐이다.

void Case8()
{
    cs=8; ce=1; memset(mtrix, 0, sizeof(mtrix));
    for(int a=0; a<4; a++)
        for(int b=0; b<4; b++)
            Draw(PTR[a].y + PTR[b].y*2, PTR[a].x + PTR[b].x*2, 4);
}

void Case16()
{
    cs=16; ce=1; memset(mtrix, 0, sizeof(mtrix));
    for(int a=0; a<4; a++)
        for(int b=0; b<4; b++)
            for(int c=0; c<4; c++)
                Draw(PTR[a].y + (PTR[b].y<<1) + (PTR[c].y<<2),
                    PTR[a].x + (PTR[b].x<<1) + (PTR[c].x<<2), 8);
}

사용자 삽입 이미지

바로 이것이 우리가 원하는 정답이었다. 식을 도출하고 보니 규칙은 허무할 정도로 너무 간단하다. n중 for문을 재귀호출이나 사용자 스택 형태로 정리하는 건 일도 아닐 테고.
이 정도면 평면이 아니라 3차원 공간을 점으로 촘촘하게 채우는 것도 생각할 수 있다. PTR 테이블은 (0,0,0), (1,1,1)부터 시작해서 정육면체의 꼭지점을 순회하는 순서가 되므로 크기가 8이 될 것이다.

그리고 참고로 8*8 음영 행렬은 아래의 코드를 실행해서 생성할 수도 있다.

int db[8][8];
for (int y = 0; y < 8; y++)
    for (int x = 0; x < 8; x++) {
        int q = x ^ y;
        int p = ((x & 4) >> 2) + ((x & 2) << 1) + ((x & 1) << 4);
        q = ((q & 4) >> 1) + ((q & 2) << 2) + ((q & 1) << 5);
        db[y][x] = p + q + 1;
    }

내가 처음에 for문을 써서 작성한 코드는 함수로 치면 일종의 매개변수 함수이다. (t에 대해서 x(t)는 얼마, y(t)는 얼마)
그런데 저건 그 매개변수 함수를 y=f(t) 형태로 깔끔하게 정리한 것과 같다. 식이 뭘 의미하는지 감이 오시는가?

이런 걸 보면 난 xor이라는 비트 연산에 대해 뭔가 경이로움, 무서움을 느낀다.
덧셈이야 "니가 아무리 비비 꼬아서 행해지더라도 까짓거 덧셈일 뿐이지. 결과는 다 예측 가능해" 같은 생각이 드는 반면, xor에다가 비트 shift 몇 번 하고 나면 도저히 예측 불가능한 난수 생성 알고리즘이 나오고 암호화/해시 알고리즘이 만들어지기 때문이다. 지극히 컴퓨터스러운 연산이기 때문에 속도도 왕창 빠르고 말이다.

2002년에 우리나라에서 열렸던 국제 정보 올림피아드에서도 'xor 압축'이라는 제출형 문제가 나온 적이 있다. 임의의 비트맵 이미지가 주어졌을 때, 이걸 사각형 영역의 xor 연산만으로 생성하는 순서를 구하되, 연산 수행을 최소화하라는 게 목표이다.

한 점에 대해서 가로/세로로 인접한 점 3개를 추가로 조사하여 흑백 개수가 홀수 개로 차이가 나는 점을 일종의 '모서리'로 간주하여 각 모서리들에 대해 plane sweeping하듯이 xor을 시키면 그럭저럭 괜찮은 정답이 나온다. 단, 이것이 이론적인 최적해와 동일하다는 것은 보장되지 않는다. 그렇기 때문에 문제가 제출형으로 출제된 것이다.

재미있는 것은 모서리 판정도 xor로 하면 간단하게 해결된다는 것이다.
(pt[x][y]==1)^(pt[x+1][y]==1)^(pt[x][y+1]==1)^(pt[x+1][y+1]==1) 같은 식. 이유는 조금만 생각해 보면 알 수 있다.

난 Bisqwit이라는 필명을 쓰는 이스라엘의 무슨 괴수 그래픽 프로그래머의 코딩 동영상에서 저 코드가 흘러가는 걸 발견하고 가져왔다. 흐음..;; Creating a raytracer for DOS, in 16 VGA colors 뭐 이런 걸 올려서 시청자들을 경악시키는 분이긴 한데, 물론 레알 16비트 도스용 Turbo C나 QuickBasic 컴파일러로 저런 걸 돌린다는 소리는 아니다. 그건 알파고 AI를 개인용 데스크톱 컴퓨터로 돌리는 것만큼이나 불가능한 일이니 너무 쫄지 않아도 된다. (VGA 16색인 건 맞지만 메모리와 속도는 그 옛날 기계 기준이 결코 아님.)

엑셀에다가 저 16*16 음영 테이블을 입력한 뒤, 수식을 이용해서 숫자 n을 입력하면 그에 해당하는 음영이 생성되게 워크시트를 만들어 보니 재미있다. 이번에도 흥미로운 덕질을 했다.

 

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Posted by 사무엘

2016/06/26 08:33 2016/06/26 08:33
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