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1. 실행 파일의 자가 업데이트

내가 개인적으로 만들어서 배포하는 날개셋 프로그램들에는 서버 트래픽, IME의 갱신과 관련된 Windows 특유의 기술적 난항, 개발자의 귀차니즘(..) 등의 이유로 인해 자동 업데이트 기능이 없다. 하지만 회사에서 상업용으로 개발하는 프로그램에다가는 프로그램의 자가갱신 기능을 구현할 일이 좀 있었다. 이를 위해서 Windows에서 자기 자신을 삭제하는 실행 파일을 만들 때와 비슷한 방식의 시나리오를 설정했다.

  1. 업데이트 대상인 app.exe는 새 버전인 app_new.exe를 다운로드하여 임시 디렉터리에다 보관한다.
  2. app.exe는 별도의 updater를 실행하고 자기 프로세스 ID와 임시 파일 이름을 명령 인자로 전한다. 그 뒤 자신은 신속히 종료한다.
  3. updater는 app.exe가 종료할 때까지 기다린 뒤, 실제로 종료되면 app.exe를 삭제한다. 그리고 임시 파일을 app.exe로 옮기고 개명한다.
  4. 그 뒤 updater는 새로 받은 app.exe를 실행한다.

그렇게 본 프로그램과 업데이터까지 잘 만들었다. 업데이터는 Program Files 아래의 디렉터리에서 파일을 지우고 생성할 것이기 때문에 관리자 권한으로만 실행되게 매니페스트 설정도 물론 해 놨다.

그런데 이렇게 만들어진 프로그램은 개발 환경을 포함해 여러 PC에서 업데이트 기능이 동작했지만, 일부 PC나 가상 머신에서는 제대로 동작하지 않았다.
관리자 권한을 분명히 줬는데 도대체 어디서 문제가 발생하는지, 그리고 같은 Windows 10에서 컴퓨터마다 성공 여부에 왜 차이가 발생하는지 기괴하기 그지없었다. 디버깅 결과 다음과 같은 복병을 발견하게 되었다.

(1) GetModuleFileNameEx는 만능이 아니다. 경로 정보를 얻고자 하는 모듈이 존재하는 프로세스의 비트수(32 또는 64비트)와.. 정보를 요청하는 나 자신의 비트수가 일치해야만 경로를 얻을 수 있더라.
난 이 함수가 그런 이유로 인해 실패할 수 있다고는 꿈에도 생각하지 않고 있었다. 문서에 딱히 언급이 없었으니까... 비트수가 안 맞으면 ERROR_PARTIAL_COPY라는 굉장히 낯설고 기괴한 에러 코드와 함께 함수의 실행이 실패했다. (Only part of a ReadProcessMemory or WriteProcessMemory request was completed.)

(2) 그리고 더 뒷목 잡는 상황은 따로 있었다.
업데이터는 app이 종료될 때까지 기다렸다가 파일을 대체하도록 만들어졌다. 그런데 컴퓨터에 따라서는 그 반대편으로 극단적인 상황도 발생했다. 바로, app이 너무 일찍 종료되거나 업데이터가 너무 늦게 실행되는 바람에 정작 OpenProcess 요청부터가 실패하여 app에 대한 정보를 전혀 얻지 못한 것이다.

그러니 이때는 app과 업데이터가 서로 공유하는 이벤트 같은 오브젝트라도 만들어서 app과 업데이터가 공존하는 타이밍이 반드시 존재하게 할 수도 있고, 아니면 app이 자신의 족적을 공유 메모리나 아예 임시 파일 같은 다른 방법으로 넘겨서 업데이터에다가 전달하게 문제를 회피해야 했다. 뭐, 이런 일이 있었다.

요즘은 어지간히 대단하고 전문적인 제품이 아닌 한, 소프트웨어를 받아서 사용하는 것 자체만으로 최종 사용자에게 금전적인 대가를 요구하는 관행은 사실상 없어졌다. 소프트웨어는 그냥 고객을 확보하고 개발사의 인지도를 올려서 더 교묘한 수단으로 수익을 추구하는 통로일 뿐이다.

소프트웨어를 무료로 뿌리는 대신에 개발사는 사용자로부터 그 소프트웨어의 사용 형태를 최대한 미주알고주알 수집하려 하는 게 요즘 추세이다. 단순히 (1) 최신 버전 체크/업데이트라든가 프로그램이 뻗어서 (2) 메모리 덤프 같은 디버깅 정보를 제출하는 용도로 서버와 교신하는 게 아니라, 자주 사용하는 기능 같은 전반적인 행동 데이터를 종종 개발사로 보낸다는 것이다.
물론 이건 사용자에 따라서 불쾌한 사생활 침해로 여겨질 수 있으니 사용자가 동의했을 때에만 보내게 돼 있다. MS Office, Visual Studio, Android Studio 등의 제품에 다 이런 옵션이 존재한다.

2. 경과 시간을 되돌리는 함수

자동 업데이트 기능은 마지막으로 업데이트 체크를 했던 시각을 레지스트리에다 저장해 둔다. 그리고 프로그램이 처음 실행되면 현재 시각이 레지스트리에 기록된 시각으로부터 1주 이상 경과했는지 검사한다. 조건이 만족되면 서버에 등록된 최신 버전을 지금 내 버전과 비교하고.. 이하 생략의 순서대로 구현되었다.

그런데 프로그램을 다 만들고 테스트를 해 보니, 아무리 서버에 더 높은 버전 정보가 등록됐고 그로부터 1주가 넘는 시간이 경과해도 이 프로그램은 자동 업데이트가 행해지지 않았다.
도대체 뭐가 문제인지 코드를 한참을 들여다 본 뒤에야 "아차...!" 하고 탄식을 내뱉었다.

GetTickCount()는 1970년 1월 1일 같은 고정된 epoch으로부터 경과한 시간을 되돌리는 게 아니라, 그냥 시스템이 부팅이 끝난 이래로 경과한 시간을 되돌리는 함수이지 않던가.
그러니 한번 컴퓨터를 켜 놓고 1주일 이상 버티지 않는 이상, 업데이트 체크가 행해질 리가 없었던 것이다.
내가 뭘 잘못 먹고 착각을 했는지, 코딩 하다가 졸았는지, 왜 그 상황에서 저 함수를 쓸 생각을 했는지는 알 길이 없다.

3. message loop

Windows에서 MFC를 안 쓰고 응용 프로그램 GUI를 구현하다 보면 결국 (a. PeekMessage) → GetMessage → (b. TranslateMDISysAccel, TranslateAccelerator) → (c. IsDialogMessage) → TranslateMessage → DispatchMessage 등의 순으로 함수를 호출하는 message loop도 손수 만들게 된다.
괄호를 친 a~c는 필수는 아닌 함수들이다. a는 idle time processing이 필요할 때만 쓰면 되고, b는 MDI 프로그램이라거나 자체 단축키가 있을 때, 그리고 c는 혹시 modeless 대화상자가 존재할 때에만 쓰면 된다.

본인이 개발하던 문제의 프로그램은 타 프로세스로부터 받은 메시지에 반응하여 대화상자를 표시하는 기능이 있었다. 그런데 만들어 놓고 보니 당장은 동작하는 것 같지만 뭔가 미묘하게 정상이 아닌 상태 같았다.
대화상자가 떠 있는 동안에도 우리 쪽에서 정의한 custom 메시지를 처리할 수 있게 하기 위해 번거롭지만 대화상자를 modal 대신 modeless 형태로 바꿨다.

그런데 tab을 눌러서 컨트롤간 포커스를 이동시켜 보면 이상한 비프음이 나면서 이동하고, Alt+Space로 시스템 메뉴를 꺼내서 창을 닫으면 제대로 동작하지 않고 프로그램 동작이 수 초간 멎는다거나..
owner(parent) 윈도우를 타 프로세스의 윈도우로 지정해서 그런가, 처음에는 쓸데없는 부분을 의심하며 한참을 헤맬 수밖에 없었다.

이것도 코드를 한참을 들여다 본 뒤에야 내가 무슨 삽질을 했는지를 깨닫고 경악하게 됐다. message loop을 이런 식으로 짰기 때문이었다.

while(GetMessage(&msg, NULL, 0, 0)>0) {
    for(HWND hDlg: m_hModelessDlgs)
        if(hDlg && ::IsDialogMessage(m_hDlg, &msg)) continue;
    ::TranslateMessage(&msg); ::DispatchMessage(&msg);
}

꺼내 놓을 수 있는 modeless 대화상자가 여러 종류가 추가되면서 나름 저렇게 for문을 넣었는데..
난 저 continue가 여전히 while문 전체를 제낄 수 있다고 생각했던 것이다.
그러니 대화상자로만 가야 할 메시지가 여전히 DispatchMessage로도 이중으로 전해지고 있었고, 이 때문에 뭔가 동작은 하는 것 같은데 잡다한 부작용까지 덩달아 발생하고 있었다.

내가 Windows 프로그래밍 경력은 10년을 훌쩍 넘기지만.. 그래도 정신이 없을 때는 아직까지 이런 초보적인 실수도 한다.

4. 대화상자를 종료하는 법

대화상자를 하나 구현했다.
사용자는 메뉴를 거쳐서 그 대화상자를 열고 닫는데, 그걸 한번 닫은 뒤부터는 메뉴를 선택해도 그 대화상자가 다시 열리지 않는 버그가 있었다. 그것도 언제나 그러는 것도 아니고 특정 기능을 사용해서 간접적인 방법으로 대화상자를 닫았을 때 문제가 발생했다.

디버깅 끝에 밝혀진 원인은 바로.. modeless 대화상자를 EndDialog 함수를 이용해서 닫았기 때문이었다.
modal 대화상자를 훗날 modeless 형태로 개조하면서 발생한 부작용의 연장선이다. 대화상자를 닫는 부분을 그에 맞게 제대로 고치지 않았었다.

EndDialog를 호출했더니 그 대화상자는 ShowWindow(hDlg, SW_HIDE)를 한 것처럼 화면에서 사라지기만 할 뿐, 실제로 파괴되고 없어지지는 않았다. modeless 대화상자는 여느 윈도우를 없앨 때처럼 DestroyWindow 함수를 직접 호출하든가 WM_CLOSE를 날려서 없애야 한다. 오오.. 이것도 의외로 자주 할 수 있는 실수로 보인다.

그럼 반대로 modal 대화상자의 프로시저에서 자기 자신을 DestroyWindow로 날려 버리면 어떤 일이 벌어질지가 궁금해진다. EndDialog와 달리 DestroyWindow는 IDOK나 IDCANCEL 같은 리턴값을 지정할 수 없다. 그렇기 때문에 이때 DialogBox 계열 함수의 리턴값은 그냥 '취소'를 눌러 종료된 것과 동급으로 취급되어야 하지 않나 싶다.

5. 맺는 말

이런 일련의 경험을 통해, "타 프로세스로부터 받은 메시지에 반응하여 대화상자를 표시하기" 이게 생각보다 더욱 기괴한 상황이란 걸 실감할 수 있었다.

프로세스 A가 프로세스 B로 메시지를 send로 보냈는데 B가 대화상자나 메시지 박스 같은 modal UI를 표시하고, 그게 종료된 뒤에야 return을 해 준다면.. 그 동안 프로세스 A는 자기 메시지를 처리하지 못하는 '응답 없음' block 상태가 돼 버린다. 특히 그 상태에서 B가 A로 역으로 메시지를 보내기라도 한다면 둘 다 꼼짝없이 dead lock에 빠진다.

메시지를 주고받는 주체와 객체가 다 동일 프로세스의 동일 스레드 소속이라면 걱정할 것 없다. 그 modal UI를 돌리는 B쪽의 메시지 loop에서 A에 소속된 윈도우에게 WM_PAINT 같은 메시지가 온 것도 같이 처리를 해 주기 때문이다. 하지만 프로세스, 아니 스레드 소속만 달라도 이런 일이 저절로 같이 행해지지 않는다.

그렇기 때문에 프로세스와 스레드 경계를 넘나들며 UI를 표시할 때는 대화상자는 최대한 modeless 형태로 만들고, 메시지도 post가 아니라 반드시 send로 보내야겠다면 ReplyMessage를 호출해서 "선응답 후UI" 형태로 프로그램 UI의 반응성을 보장해야 한다.

사실, 같은 프로세스이더라도 자기와 소속이 다른 스레드에 속한 윈도우로는 SetFocus를 할 수 없으며 심지어 DestroyWindow조차도 직통으로 먹히지 않는다. AttachThreadInput를 써서 입출력 연결을 한 뒤에나 포커스 지정이 가능하며, 윈도우의 파괴는 WM_CLOSE를 보내는 방식으로 간접적으로 해야 한다. WM_CLOSE는 WM_DESTROY와 달리, 자신이 파괴되는 것을 해당 윈도우 프로시저가 거부할 수 있다.

Posted by 사무엘

2018/05/26 08:34 2018/05/26 08:34
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Windows API에서 BitBlt는 DC간에 비트맵 블록을 찍어 주는 아주 중요한 함수이다.
장치 독립 비트맵인 DIB라는 게 컬러 비트맵의 원활한 처리를 위해서 Windows 3.0에서 처음 도입되었지, DDB와 관련된 CreateBitmap, BitBlt 같은 함수, 그리고 컬러 brush 자체는 Windows의 초창기부터 있었다.
단순히 memcpy나 memmove 같은 함수와는 달리, BitBlt는 1차원이 아니라 2차원 평면을 표현하는 메모리 영역을 취급하는 관계로 동작 방식이 더 복잡하다.

BitBlt의 처리 대상인 두 DC는 내부 픽셀 포맷 같은 게 당연히 서로 호환이 돼야 한다.
원시적인 모노크롬 비트맵의 경우, 위치와 크기에 해당하는 좌표의 x축이 바이트 경계(8의 배수)로 딱 떨어지지 않을 때의 복잡한 보정이 필요하다.
그리고 원본과 타겟 DC가 동일한 경우, memmove 같은 overlap 처리도 x축과 y축 모두 고려하여 memmove보다 더 복잡한 상황 가짓수를 처리해야 한다.

BitBlt는 비트맵을 그냥 찍는 게 아니라 원본(S), 타겟(D)에 대해서 비트 단위 연산을 시킨 결과를 집어넣도록 아주 범용적으로 설계돼 있다. 일명 raster operation이다.
게다가 래스터 연산의 피연산자가 저 둘만 있는 게 아니라 타겟 DC에 지정되어 있는 브러시 패턴(P)까지.. 무려 세 개나 존재한다. 그래서 BitBlt는 PatBlt라든가 InvertRect 함수가 하는 일을 다 할 수 있을 정도로 범용적이다.

원본 S를 있는 그대로 복사해 넣는 건 SRCCOPY이고, 그냥 타겟 비트맵을 반전만 시키는 건 ~D이다.
그리고 마스크 비트맵(흰 배경에 검은 실루엣) M과 그림 비트맵(검은 배경에 실제 그림) S에 대해서 D&M|S (각각 and, or 연산)를 해 주면 보다시피 직사각형 모양이 아닌 스프라이트를 찍을 수도 있다. 래스터 연산을 갖고 할 수 있는 일이 이렇게 다양하다.

BitBlt가 사용하는 래스터 연산은 3비트짜리 정보(S, D, P)에 대해서 임의의 1비트(0 또는 1) 값을 되돌리는 함수라고 볼 수 있다. 이 함수가 받을 수 있는 인자의 종류는 8가지(2^3)이고.. 서로 다른 래스터 연산 함수는 2^(2^3)인 총 256가지가 존재할 수 있다.
그리고 SRCCOPY, SRCPAINT 같은 것들은 그렇게 존재 가능한 래스터 연산 함수를 나타내는 값이다. 각 변수별로 S는 11110000, D는 11001100, P는 10101010 이런 식으로 정해 놓으면 00000000부터 11111111까지가 S|D, D&~P 등 각 변수들을 조작한 모든 가짓수를 나타내게 된다.

그런데 컴퓨터에서 범용성과 성능은 대체로 동전의 양면과도 같아서 하나를 살리다 보면 다른 하나를 희생해야 하는 관계이다.
the old new thing 블로그의 설명에 따르면.. 과거 16비트 시절에 BitBlt는 사용자의 요청을 파악해서 좌표 보정 같은 전처리 준비 작업을 한 뒤, 실제로 for문을 돌면서 점을 찍는 부분은 내부 템플릿으로부터 기계어 코드를 실시간으로 생성해서 돌렸다고 한다. 이게 무슨 말인가 하면.. 단순히

void Loop(int l, int t, int r, int b);
Loop(r.left, r.top, r.right, r.bottom);

수준이 아니라

template<int LEFT, int TOP, int RIGHT, int BOTTOM>
void Loop()
{
    for(int j=TOP; j<BOTTOM; j++)
        for(int i=LEFT; i<RIGHT; i++)
            어쩌구저쩌구;
}

Loop<r.left, r.top, r.right, r.bottom>();

이런 걸 추구했다는 뜻이다.
비트맵을 찍을 때 범위 체크는 매 픽셀마다 그야말로 엄청나게 자주 행해지는 일이다. 그러므로 그 한계값을 컴퓨터의 입장에서 변수가 아닌 상수로 바꿔 버리면 레지스터도 아끼고 성능 향상에 도움이 될 수 있다.

16비트 Windows에는 32비트 OS 같은 가상 메모리 관리자라는 게 없으며, Java/.NET 같은 가상 머신과 garbage collector도 없었다. 그 대신 (1) 메모리의 단편화를 방지하기 위해 moveable한 메모리 블록들의 주소를 수동으로 한데 옮기고 (2) discardable한 메모리 블록을 해제하는 동작이 있었다.

가상 머신이 없으니 just-in-time 컴파일이라는 개념도 있을 리 없다. 하지만 BitBlt의 저런 동작은 Java 내지 JavaScript의 JIT 같아 보이기도 한다. 물론 진짜 JIT 기술보다는 코드 생성 패턴이 훨씬 더 정향화돼 있고 단순하지만 말이다. (뭐, BitBlt의 세부 알고리즘 자체가 단순하다는 뜻은 아님)
그리고 그 시절엔 DEP도 없었다. 메모리에 데이터가 담겼건 실행 가능한 코드가 담겼건, 아무런 차별이 없었다.

게다가.. 저 때는 그래픽 출력과 관련된 하드웨어 지원조차도 없었다. 1990년대 일반 VGA 화면에서는 화면이 갱신될 때 마우스 포인터의 잔상이 남지 않게 하는 처리조차도 소프트웨어적으로 해야 했다. IBM 호환 PC는 전통적으로 게임기용 CPU에 비해서 멀티미디어 친화적이지 않은 컴퓨터로 정평이 나 있었으며, 그나마 좀 미려한 그래픽 애니메이션을 보려면 한 프로그램이 하드웨어 자원을 독점하는 도스밖에 답이 없었다. 그러니 BitBlt 같은 함수는 CPU 클럭을 하나라도 줄이려면 정말 저런 눈물겨운 최적화라도 해야 했던 것이다.

이런 여러 이유로 인해 16비트 Windows 시절에는 지금의 32/64비트보다 어셈블리어라든가 실시간 코드 생성 테크닉이 확실히 더 즐겨 쓰였던 것 같다.
외부에서 호출 가능한 콜백 함수를 지정하기 위해 껍데기 썽킹 함수를 생성해 주는 MakeProcInstance (해제하는 건 FreeProcInstance)부터가 그 예이며..

또 그때는 API 훅킹도 대놓고 훅킹 대상 함수 메모리 주소에다가 내 함수로 건너뛰는 인스트럭션을 덮어쓰는 식으로 행해졌다. 지금이야 이식성 빵점에 가상 메모리와 프로세스 별 메모리 보호, 멀티스레드 등 여러 이유 때문에 위험성이 크고 사용이 강력히 비추되는 테크닉으로 봉인됐지만 말이다.

Windows 95는 비록 32비트 명령어와 32비트 메모리 주소 공간을 사용하지만 GDI 계층은 여전히 16비트 코드를 쓰고 있으니 내부적으로 과거의 테크닉이 그대로 쓰였다. 그 당시의 PC 환경에서는 최고의 성능을 발휘했겠지만, 그리기 코드 자체의 32비트화, 좌표계의 32비트 확장이라든가 멀티스레드 대비 같은 건 전혀 불가능한 레거시로 전락할 수 밖에 없다.

그에 반해 Windows NT의 BitBlt는.. 이식성이 전혀 없는 기계어 코드 실시간 생성 같은 테크닉이 쓰였을 리가 만무하며, 어느 플랫폼을 대상으로나 동일하게 적용 가능한 C 코드로만 구현되었을 것이다. 겉으로 하는 동작은 비슷해 보여도 내부 구현은 완전히 달랐으며, 같은 사양의 PC에서 속도가 더 느린 것은 어쩔 수 없었다. 그 대신 NT의 코드는 플랫폼과 시대를 뛰어넘어 살아 남을 수 있었다.

뭐, 1990년대에는 OS/2도 얼리어답터들이 관심을 갖던 레알 32비트 운영체제이긴 했는데.. 얘는 Windows NT와 달리 32비트 계층도 코드가 전반적으로 그리 portable하지 않았다고 한다. 그러니 타 CPU로 포팅은 고사하고 훗날 같은 CPU에서 64비트에 대처하는 것도 유연하게 되기 어려웠으리라 여겨진다.

그에 반해, OS가 아니라 게임이긴 하다만 Doom은 Windows NT와 비슷하게(약간만 타이밍이 더 늦은) 1993년 말에 첫 출시됐는데.. 세계를 놀라게 한 3차원 그래픽을 실현했음에도 불구하고 어셈블리어를 거의 사용하지 않고 순수하게 C 코딩만 한 거라는 제작사의 증언에 업계가 더욱 충격에 빠졌다. 사운드처럼 상업용 라이브러리를 사용한 부분의 내부 구현을 제외한 전체 소스 코드가 수 년 뒤에 공개되면서 이 말이 사실이었음이 입증되었다.

도스에서 Doom을 가능케 한 것은 쑤제 어셈블리어 튜닝이 아니라 Watcom 같은 최적화 잘 해 주는 32비트 전용 C 컴파일러였다.
엔진 코드가 C로 나름 이식성 있게 깔끔하게 작성된 덕분에 Doom은 소스가 공개되자마자 오픈소스 진영의 덕후들에 의해 온갖 플랫폼으로 이식되면서 변종 엔진과 게임 MOD들이 파생돼 나올 수 있었다. 물론 소스 공개 이전에도 상업용으로 갖가지 플랫폼에 출시되기도 했고 말이다.

오늘날이야 컴퓨터 아키텍처라는 게 2, 30년 전 같은 춘추전국시대가 아니며, 가상 머신이라든가 웹 같은 환경도 발달해 있다. 그러니 "C언어는 이식성이 뛰어나다" 이런 식의 진술이 뭐 거짓말은 아니지만 약간 어폐가 있다. 하지만 BitBlt API부터 시작해서 이식성 있는 코드와 그렇지 않은 코드가 궁극적으로 어떤 상태가 되었는지를 생각해 보니 이 또한 의미 있는 일인 것 같다.

다시 Windows API 얘기로 돌아와서 글을 맺자면..

  • BitBlt는 비트맵 출력 API 중에서는 그나마 가장 기본적인 형태이다. StretchBlt는 비트맵을 크기를 변형(확대· 축소)해서 찍을 수 있다. 이들의 DIB 버전에 대응하는 것은 각각 SetDIBitsToDevice와 StretchDIBits이다.
  • TransparentBlt와 AlphaBlend는 아까 같은 AND/OR 래스터 연산 대신 color key 내지 알파 채널을 적용해서 투명색이 적용된 비트맵을 찍어 주는 함수이다. Windows 98/2000에서 새로 추가됐다. 본인은 사용해 본 적이 없다.
  • PatBlt는 원본 DC의 지정이 없이 브러시 패턴과 타겟 DC와의 래스터 연산만이 가능한 마이너 버전이다.
  • PlgBlt와 MaskBlt는 마스크 비트맵까지 한꺼번에 받아서 스프라이트 처리가 가능한 버전이다. 거기에다 PlgBlt는 일차변환을 적용해서 직사각형이 아닌 임의의 평행사변형 모양으로 비트맵을 찍을 수도 있는데.. Windows 9x에서는 지원되지 않고 NT에서만 존재해서 그런지 본인 역시 이런 함수가 있다는 걸 아주 최근에야 알게 됐다.

실무에서는 이렇게 비트맵을 한꺼번에 찍어 주는 함수를 쓰지, SetPixel이라든가 무식한 FloodFill 같은 기능은 그래픽 출력에서 쓸 일이 거의 없는 것 같다.
BitBlt과 유사 계열의 비트맵 출력 GDI 함수들은 비트 연산을 다루는 시대 배경에서 만들어진 만큼, 요즘 PNG 이미지처럼 비트맵 내부에 들어있는 알파 채널을 제대로 취급하지 못한다. 그리고 비트맵을 확대해서 출력할 때의 안티앨리어싱도 부드럽게 처리를 못 한다. 레거시 코드에다가 그런 기능까지 플래그로 넣기에는 너무 복잡하고 지저분해져서 그렇지 싶다. 그도 그럴 것이 GDI는 하드웨어 통합적으로 얼마나 추상적으로 설계되었던가?

현대의 화면 래스터 그래픽에서 필요로 하는 최신 기능들은 한때 GDI+가 따로 담당하다가 요즘은 그것도 너무 느리다고 도태됐고 Direct2D 같은 다른 패러다임으로 옮겨 갔다.

Posted by 사무엘

2018/03/10 08:37 2018/03/10 08:37
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컴퓨터 프로그램의 GUI 구성요소들 중에는 여러 아이템들을 한데 나열하는 리스트 박스(list box)라는 게 있고, 고정된 한 문장에 대해서 예/아니요, 참/거짓 여부를 지정하는 체크 박스(check box)라는 게 있다.

체크 박스는 프로그램이 고정 붙박이 형태로 제공하는 기능이나 옵션 하나에 대한 설정을 할 수 있다. 그리고 리스트 박스는 보통은 가변적인 개수의 항목들 중에 하나를 선택할 때 쓰인다.
그런데 가끔은 이 두 물건의 기능을 한데 합치고 싶은 상황이 생긴다. 리스트 박스의 각 아이템들에 대해서 1비트짜리 정보를 배당해서 선택 여부를 지정하는 것 말이다.

뭐, Windows의 리스트박스 컨트롤은 모든 아이템들에 대해서 1비트도 아니고 그냥 machine word 크기 하나로 custom 정보 data를 지정하는 기능이 있다. 또한 필요하다면 하나가 아닌 복수 개 multi-selection 모드로 동작하게 할 수 있고, 각 아이템에 대한 custom drawing도 가능하다.

하지만 딱 부러지게 아이템들 앞에 자동으로 운영체제의 check box 그림을 그려 주고 체크 박스의 리스트를 구현하는 기능 자체는 없다. 필요하면 사용자가 그걸 직접 구현해서 쓰게 여건만 만들어 놨을 뿐이다.
그래서 MFC의 경우 기존 리스트박스를 서브클래스 해서 CCheckListBox라는 걸 제공한다. owner drawing만 구현하는 것으로는 충분치 않고, space를 누른 키보드 입력과 check 버튼 주위를 누른 마우스 클릭도 감지하게 메시지 몇 개를 서브클래스 했다.

자고로 화면에 뭔가 길다란 리스트를 만들고 아이템들을 복수 선택할 수 있게 해 놓은 프로그램의 원조는 PC-Tools나 MDIR, Norton Commander, 심지어 Windows 3.x의 파일 관리자 같은 파일 관리 유틸리티이지 싶다. 복수 개의 파일을 복사하거나 삭제하는 기능을 제공해야 하니 리스트의 복수 선택 기능이 무조건 필수이기 때문이다.

그런데, selection이라는 것과 highlight 선택막대의 관계를 어떻게 보느냐에 따라서 프로그램의 동작이 달라지곤 했다. 도스용 프로그램들은 selection과 선택막대가 서로 따로 논다고 본 반면, Windows는 selection이 곧 선택막대의 연장선이라고 봤다.

그래서 Windows의 리스트박스는 화살표 키를 누르는 순간 기존 selection들이 다 사라지면서 선택막대가 움직이곤 했다. Shift+화살표로 연속된 영역을 한꺼번에 선택하는 것 말고 불연속적인 영역을 취사선택하려면 Shift+F8부터 눌러서 선택막대가 아닌 포커스 테두리가 깜빡거리는 상태로 들어간 뒤, 포커스 테두리만 움직이면서 Space로 아이템들을 선택하면 됐다.

굉장히 특이한 동작인데 Windows에서는 이게 기본이다. 기본적으로 포커스 테두리만 움직이게 하는 모드는 extended 플래그(LBS_EXTENDEDSEL)로 따로 있었다.
그에 비해 평소에는 선택막대와 selection이 다같이 움직이고 Ctrl+화살표로 포커스 테두리를 움직여서 Space로 선택하는 비교적 '직관적인 방법'은 훗날 리스트뷰 컨트롤이 도입하게 된다. 아이템을 복수 선택하는 방식은 이 두 컨트롤이 서로 호환되지 않는다.

또한, 각 아이템들에 대해 체크 플래그를 지원하는 건 아이템을 그냥 복수 선택할 수 있게 하는 것과는 UI의 관점이 다르다. 비록 내부적으로 본질적으로는 아이템별로 1비트짜리 boolean 정보를 지정한다는 점에서는 차이가 없겠지만 용도가 같지 않다는 것이다.

복수 선택은 대체로 아이템들이 진짜 가변적이고 사용자에 의해 아이템을 추가하거나 삭제까지 할 수 있는 상황에서 쓰이겠지만 체크 리스트는 그렇지 않은 경우가 대부분이다. 단순히 응용 프로그램이 제공하는 기능과 옵션이 많기 때문에 리스트 형태로 만들었을 뿐이다. 체크 리스트는 복수 선택과 달리, 선택 막대 selection과는 완전히 별개로 관리되기도 해야 할 것이고 말이다.

다음은 MFC의 CCheckListBox를 사용했던 먼 옛날 날개셋 한글 입력기 1.x의 옵션 대화상자이다.
Windows XP부터는 테마도 등장했기 때문에 지금 상황에 따라 체크 박스를 그리는 방법 역시 더 복잡해졌다.

사용자 삽입 이미지

다음은 리스트 박스가 아니라 무려 트리 컨트롤(공용 컨트롤)을 사용했던 날개셋 2.x의 옵션 대화상자의 모습이다.
Internet Explorer가 4인가 5에서부터 인터넷 고급 옵션들을 이렇게 트리 컨트롤로 구현해서 오늘날 최후의 11 버전에까지 이어져 오고 있다. 지원하는 옵션이 너무 많기 때문이다. 본인 역시 이 스타일을 따라해 보았다.

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공용 컨트롤들은 owner-draw 안 쓰고도 자체적으로 아이템별 비트맵을 지정할 수 있으며, 더구나 트리 컨트롤은 아이템들을 카테고리별로 분류도 할 수 있으니 더욱 좋다.
날개셋 3과 그 이후부터는 이들 옵션이 상당수가 오토마타와 글쇠의 수식, 별도의 카테고리 옵션 등으로 떨어져나간 관계로, 저렇게 트리 컨트롤까지 써야 할 정도로 긴 옵션 리스트를 만들 일이 없어졌다.

사실, 트리 컨트롤은 IE 4 타이밍에서 TVS_CHECKBOXES라는 스타일이 추가되기도 했다. 기존 이미지 스타일을 활용하는 게 아니라 그건 놔두고 옆에 체크 박스를 별도로 추가해 주는 형태이다.

트리 컨트롤에서 체크 박스는 설치 프로그램에서 어떤 소프트웨어 제품의 구성요소들을 계층 구조로 나열한 뒤 설치· 제거할 부분을 선택받는 부분에서 유용하게 쓰일 듯하다. 이런 데서는 자식 노드가 하나라도 선택되면 부모 노드들은 중간 상태로 바뀌고, 부모 노드를 선택하거나 해제하면 자식들도 한꺼번에 선택이나 해제되는 동작이 필요할 것이다.

하지만 트리 컨트롤의 체크박스 기능은 깔끔하게 구현되지 않아서 잡음이 많다. 스타일을 윈도우를 생성한 뒤에 SetWindowLongPtr로 런타임 때, 그리고 아이템을 하나라도 추가하기 전에 적절한 타이밍에만 지정할 수 있다.
레이먼드 챈 아저씨는 저건 차라리 스타일이 아니라 메시지 형태로 구현하는 게 더 나았을 정도라면서 API 설계 구조를 비판한 바 있다. (☞ 링크) 실제로 콤보 박스의 extended UI 여부는 스타일이 적절해 보임에도 불구하고 덩그러니 CB_SETEXTENDEDUI라는 메시지를 통해 지정하게 돼 있다.

한편, 트리 컨트롤은 처음 도입됐을 때부터 지금까지 체크 박스와는 달리, '복수 선택'은 지원하지 않고 있는 것으로 유명하다. 리스트뷰 컨트롤처럼 아이콘을 Shift 및 Ctrl을 이용하여 복수 선택할 수 있지 않다는 뜻이다.
Windows 운영체제는 탐색기에서 볼 수 있듯이, UI 디자인 철학이 "트리로는 분야를 하나 선택만 하고", "리스트에다가 그 분야에 속하는 아이템들을 출력한 뒤 복수 선택해서 지지고 볶는다" 형태이긴 했다.

계층 구조를 나타낼 수 있는 복잡한 UI 컨트롤에서 복수 선택까지 가능하면 프로그램의 기능이 매우 복잡해지며, 리스트도 아니고 트리 컨트롤이 굳이 복수 선택까지 가능해야 할 일은 매우 드문 것도 사실이다.
하지만 그럼에도 불구하고 당장 Visual Studio IDE부터가 클래스· 리소스· 솔루션 뷰의 트리 목록이 진작부터 복수 선택을 지원한다. 걔들은 4.0 시절부터 공용 컨트롤 없이 진작부터 자체 구현 트리 컨트롤을 써 왔기 때문이다.

끝으로, 체크와 다중 선택을 짬뽕한 듯한 기괴한 UI가 Windows의 역사상 단 한 번, 8의 리스트뷰 컨트롤에서 잠시 등장한 적이 있었다.
아이템의 좌측 상단 같은 특정 부위를 마우스로 가리키고 있으면 체크 박스가 나타나고, 그걸 클릭하면 아이템을 복수 선택할 수 있었던 것이다.
보통 아이템을 클릭하면 기존 selection들은 다 없어지고 그것'만' 선택되곤 하는데, 체크 박스를 선택하면 기존 selection들을 놔두고 그걸 추가로 선택할 수 있었다.

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그 당시엔 아마 터치 장치를 염두에 두고.. Ctrl/Shift+클릭이나 드래그 없이 클릭만으로도 아이템들을 복수 선택할 수 있게 고심 끝에 저런 기능을 넣었던 듯하다.
하지만 반응이 좋지 않았는지, 이런 기능은 내 기억이 맞다면 Windows 8.1에서 곧장 없어졌고 다시 등장하지 않았다. 하긴, Windows 8은 저 정도면 약과이지, 아예 시작 버튼을 없애 버렸을 정도로 엄청 과격한 모험을 한 물건이기도 했으니까.

이렇듯, 리스트 박스, 리스트뷰 컨트롤, 트리 컨트롤을 두고 아이템의 복수 선택 및 체크 선택과 관련하여 할 말이 무척 많은 걸 알 수 있다. 복수 선택은 단수 선택만치 일상적으로 자주 쓰이는 기능은 아닐 뿐더러 어떤 방식으로 구현할지 동작의 customization의 폭도 넓은 편이다. 그래서 운영체제의 GUI가 곧장 직통으로 지원하지 않고 구현을 사용자에게 맡기는 편이었던 것 같다.

Posted by 사무엘

2017/12/20 08:36 2017/12/20 08:36
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  1. 방문자 2017/12/21 20:01 # M/D Reply Permalink

    Windows 10에서도 탐색기에서 체크박스의 표출 여부가 옵션으로 남아 있습니다. 8.1에서 기본값이 바뀌었던 걸까요?

    1. 사무엘 2017/12/21 22:16 # M/D Permalink

      아하~ '기본적으로 꺼져 있는 상태'가 됐을 뿐, 그 UI가 완전히 없어진 건 아니었군요.
      옵션들 제~~일 밑에.. "확인란을 사용하여 항목 선택" (이것도 트리 컨트롤 기반 체크 리스트이군요~)...
      저는 처음 알게 됐습니다. 그렇다면 8.1에서 기본값이 바뀐 것이지 싶습니다. ^^

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1. 주 UI 스레드와 배경 작업 스레드

대화상자를 텅 빈 깡통 상태로 일단 띄워 놓은 뒤, 시간이 좀 오래 걸릴 수 있는 초기화 작업을 백그라운드에서 하고서 그게 끝나면 작업 결과를 대화상자의 각종 컨트롤에다가 반영하고 표시하기..
본인은 이런 형태로 동작하는 GUI를 구현한 적이 있었다. 리스트/콤보 박스에 들어갈 아이템들을 파일을 탐색하면서 수집하는 것이 대표적인 예이며, 당장 날개셋 한글 입력기 프로그램에도 이렇게 동작하는 UI가 한두 군데 있다.

그런데 그 백그라운드 작업이 언제나 수행되는 건 아니고, 조건에 따라서는 전혀 해당사항이 없는 경우도 있었다. 이때는 작업 결과의 표시와 관계가 있는 컨트롤들은 그냥 숨기거나 disable 시켜 놓으면 됐다.

그러니, 그런 컨트롤은 괜히 만들었다가 도로 숨기는 게 아니라, 스레드 함수가 자기 작업이 다 끝나고 마지막 부분에서 대화상자에다가 동적으로 생성하게 로직을 고치는 게 어떨까 생각을 했는데... 그렇게 하다가 더 피봤다.
당연한 말이지만 특정 스레드가 생성한 윈도우는 그 스레드의 실행이 끝남과 동시에 소멸되기 때문이다. 머리에 나사가 하나 빠지기라도 했는지 왜 그걸 생각을 못 했나 순간 "아차~!" 했다.

컨트롤 자체는 주 UI 스레드에서 미리 만들어 놓은 뒤, 백그라운드 작업 스레드에서는 그걸 ShowWindow / EnableWindow 정도의 제어만 할 수 있다. 컨트롤을 굳이 조건부로 동적 생성하고 싶다면, 백그라운드에서는 주 UI로 하여금 컨트롤을 생성하라고 메시지나 타이머 요청 정도를 보내는 간접적인 방법만 사용 가능할 것이다.

이렇게 윈도우의 생명 주기는 스레드와 관계 있는 반면, 접근 가능한 윈도우 클래스의 범위는 드물게 스레드가 아니라 RegisterClass를 호출한 모듈과 관계가 있다. 한 프로세스 안의 모든 모듈에서 접근 가능한 윈도우 클래스를 구현하려면 클래스 스타일에 CS_GLOBALCLASS를 지정해 줘야 한다. CreateWindowEx 함수는 현 스레드의 함수 호출 스택을 추적해서 자신을 호출한 모듈이 무엇인지를 따지기라도 하는가 보다. (인자로 받은 HINSTANCE 값은 무시하고 사용하지 않음.)

Windows 말고 안드로이드 프로그래밍을 해 보니 거기서는(Java)는 네트워크 통신은 무조건 백그라운드 스레드에서만 가능하고, 각종 GUI 요소의 조작은 반대로 주 스레드에서만 가능하게 해 놓았다. 이 규칙을 어기면 바로 예외가 발생한다. 그래서 Windows에서와 같은 혼동이 발생할 일이 없게 해 놨지만.. 간단한 통신 결과가 왔을 때 이를 GUI에다 표시하는 걸 한 함수에서 바로 못 하고 매번 스레드에, 메시지+핸들러로 실행 주체를 분리해야 하는 게 좀 번거로웠다.

2. 스레드의 강제 종료와 스택 상태

프로세스가 종료되는 가장 무난하고 좋은 방법은 main / WinMain 함수가 실행이 끝나서 자연스럽게 return하는 것이다. 그와 마찬가지로 스레드가 종료되는 가장 무난하고 좋은 방법 역시 해당 스레드 함수가 실행이 끝나서 자연스럽게 return하는 것이다.
하지만 Windows API에는 Exit...내지 Terminate...로 시작하는 프로세스· 스레드 종료 함수가 따로 있다.

두 단어 모두 뜻은 비슷하나, 전자는 자동사이고 후자는 목적어를 받는 타동사이다. 이로부터 유추할 수 있듯, 전자는 그 함수를 호출하는 자신을 종료하고 후자는 임의의 다른 프로세스나 스레드를 강제 종료시킨다.
어떤 프로세스가 이런 함수에 의해 종료되면 그 프로세스 하에서 돌아가던 모든 스레드들은 강제 셧다운된다. 그리고 반대로, 어떤 프로세스에서 모든 스레드들이 종료되어서 돌아가는 스레드가 하나도 없는 지경이 되면 빈 껍데기 프로세스는 자동 종료되고 소멸된다.

main 함수의 실행만 끝나면 자동으로 주변 잔여 스레드들의 실행도 강제로 다 끝나는 것 같지만 원래부터 그렇지는 않다. main을 호출한 하단의 C 런타임 라이브러리가 내부적으로 ExitProcess를 호출하기 때문에 그렇게 되는 것일 뿐이다. 운영체제 차원에서는 모든 스레드들의 실행이 끝나야 프로세스가 종료된다.

어쨌든, 프로세스나 스레드 같은 실행 주체는 자기 스스로 곱게 종료하는 게 좋다. 강제 종료 대상인 프로세스나 스레드는 자신이 강제 종료 당한다는 어떤 통지도 받지 못하며 이를 회피· 거부할 수도 없다. 뭐, 강제 종료를 막는 방법 뒷구멍이 있다면 악성 코드가 이를 마음껏 오· 남용, 악용할 것이니 저건 불가피한 면모도 있다. 강제 종료를 요청하는 프로세스가 적절한 권한만 갖고 있다면 강제 종료 작업 자체는 성공이 반드시 보장된다.

강제 종료는 파일이나 메모리, 스레드 동기화 오브젝트를 포함해 해당 스레드가 할당하고 선점해 놓은 그 어떤 자원도 제대로 수습· 회수하지 않은 채 말 그대로 해당 실행 주제만 없앤다. 그러니 엄청난 리소스 누수를 야기한다. 그나마 프로세스는 독립성이 높은 실행 단위인 덕분에 강제 종료되더라도 자기가 사용하던 모든 자원들이 자동으로 반납되는 게 보장이라도 되는 반면, 스레드는 그렇지 않다.

그렇기 때문에 TerminateThread는 TerminateProcess보다도 가능한 한 더욱 사용하지 말아야 한다.
I/O 관련 병목이나 데드락 같은 게 걸려서 해당 스레드의 코드 자체가 전혀 돌아가지 않을 때.. 옛날 같았으면 컴퓨터 리셋을 했을 피치 못할 상황에서나 극도로 제한적으로 사용해야 한다. 자기 스스로 실행 가능한 스레드라면 외부에서는 중단· 종료 플래그만 걸어 주고, 그 스레드가 알아서 실행이 종료되게 하는 것이 절대적으로 바람직하다.

그렇기 때문에 작업 관리자 같은 유틸에서 응용 프로그램을 강제 종료하는 기능은 일단 그 프로그램의 주 윈도우에다 WM_CLOSE만 살짝 보내 보고, 그 프로그램이 거기에 불응하면 API 차원의 극약 처분을 내리는 식으로 동작한다. 기왕이면 주먹보다는 말로 곱게 해결하는 게 좋으니까...

스레드가 강제 종료된 경우, 코드 실행 차원에서 발생하는 리소스 leak이야 어쩔 수 없는 귀결이다. 그런데 Windows는 전통적으로 exit 말고 terminate로 강제 종료된 스레드에 대해서는 그 스레드가 사용하던 스택에 속하는 메모리 주소도 해제· 재사용하지 않고 내버려 뒀다. 그러니 heap이 아닌 stack에 속하는 메모리가 leak이 발생하게 됐다.

이것은 스레드가 강제 종료되더라도 그 스레드의 스택에 속하는 메모리를 참조하던 다른 스레드가 뻗지 않게 하려고 성능보다는 안전을 고려해서 시행한 정책이었다. 어차피 TerminateThread를 할 정도이면 온갖 리소스들이 누출되었을 가능성이 높고 이왕 버린 몸에 비정상적인 상황이니 스택도 해제하지 않고 일부러 놔뒀던가 보다.
그러나 이 정책이 Windows Vista부터는 바뀌어서 이제는 terminate된 스레드의 스택도 곧장 해제된다. 흥미로운 점이다.

3. 열악하던 시절에 동시작업 구현하기

CPU 차원에서의 멀티스레드라는 게 없던 시절에 UI와 백그라운드 작업이 동시에 돌아가는 프로그램을 짜는 건 상당한 고역이었다.
옛날에는 컴퓨터 하드웨어 차원에서 관리되는 키보드 버퍼라는 게 있었다. 컴퓨터가 바빠서(busy) 정신없는 상태에서 사람이 키보드를 누르면 그게 일단 버퍼에 들어갔으며, 나중에 컴퓨터가 정신을 차리면 먼저 온 글쇠부터 밀린 처리를 했다. 일종의 queue 자료구조처럼 말이다.

이 키보드 버퍼는 크기가 15타 남짓밖에 안 됐다. 그러니 컴퓨터가 바쁜 상태에서 키보드를 조금만 많이 누르면 그 글쇠는 버퍼에조차 추가가 못 되고 컴퓨터가 시스템 전체를 잠시 멈추면서 높은 톤의 '삐~' 경고음을 냈다. "나 건드리지 마세요..!" 물론 ctrl, shift 같은 비문자 글쇠 말고 문자 글쇠들 한정으로. pause 키를 누르면 컴퓨터 전체의 실행을 일시정지 시킬 수 있던 시절의 얘기이다.

Windows 시대가 되면서 하드웨어와 소프트웨어 사이에 무슨 계층이 덧붙여졌는지, 컴퓨터에서 저런 걸 볼 일은 없어졌다. 하지만 9x 시절에는 운영체제가 대미지를 심하게 입고 반쯤 뻗어서 다운+재부팅 징조가 농후할 때면, 윈도우들이 메시지 큐가 다 차 버리고 메시지에 아무런 응답도 처리도 할 수 없는 상태가 되곤 했다. 이때는 그 윈도우로 마우스 포인터를 갖다대서 옮기기만 해도 짤막한 비프음이 났다. 이게 옛날에 키보드 버퍼가 다 차서 경고음이 나던 것과 같은 맥락의 현상이다.

옛날에 컴퓨터 속도가 왕창 느릴 때는 사용자가 화살표 키를 눌러서 화면을 스크롤 하던 도중에도 끊임없이 글쇠 입력 체크를 해야 했다. 그래서 화면 갱신 속도가 글쇠 연타 속도를 따라가지 못한다면 지금 갱신하던 것은 때려치우고 글쇠 처리부터 모두 한 뒤, 이로 인해 화면 위치가 바뀌었으면 스크롤을 처음부터 다시 하고, 변동 사항이 없으면 아까 하다 말았던 스크롤을 마저 계속하게 코딩을 했다.

오늘날은 단순히 2차원 스크롤을 위해서 저렇게 헝그리 코딩을 할 필요는 없을 것이다. 그러나 화면에다 아주 복잡한 3D 그래픽을 점진적으로 렌더링 하거나, 고해상도 만델브로트 집합 같은 프랙탈 그래픽을 실시간으로 그린다면.. 동일한 테크닉이 여전히 필요할 것이다.

CPU를 많이 소모하는 계산 위주의 작업 말고, 주변 기기와의 I/O 비중이 큰 작업도 생각해 보자. 워드 프로세서에서는 인쇄 중 동시작업(일명 스풀링), PC 통신 프로그램에서는 전화 연결 중에, 업· 다운로드 중에 동시작업.. 지금은 너무 당연해서 일도 아닌 게 옛날 도스 시절에는 해당 프로그램의 완전 첨단 고급 기능이라고 소개되곤 했지 않는가?

Windows는 여러 프로그램들을 동시에 띄워서 구조적으로 동시작업이 기능하다고 하지만, 16비트 시절엔 여건이 도스에 비해 막 좋을 건 없었다. 빡센 작업을 하는 중에도 여전히 사용자 반응성을 잃지 않으려면 message loop 차원에서 PeekMessage와 OnIdle 같은 로직이 추가돼야 하고, 작업 역시 UI의 반응성을 해치지 않을 정도로 연산을 짧게 끊어서 찔끔찔끔 해야 하는 건 변함없었다. 이런 정신없는 상태에서 트리 구조 순회나 순열 생성 같은 건 당연히 쌩 재귀호출로 구현할 수 없으며, 사용자 스택 자체 구현이 필수였다.

더구나 이런 idle time processing은 내가 아닌 Windows 내부의 고유한 message loop 하에서 구동되는 modal 대화상자 내지 메뉴 표시 중에는 중단된다는 문제가 있다. 타이머 메시지는 저렇게 modality와 관련된 끊김 현상은 없지만, CPU를 활용하는 효율이 일반적인 idle time processing 메커니즘에 비해 좋지 못하다.

이런 걸 생각하면 멀티스레드가 없었으면 지금처럼 사용자가 입력하는 텍스트의 맞춤법을 실시간으로 검사해서 빨간줄을 그어 주는 기능, C++ 같은 문맥 의존적인 언어 코드를 사용자가 입력하는 걸 인클루드 파트까지 실시간으로 구문 분석해서 자동 완성과 syntax coloring을 구현하는 건 불가능에 가깝게 힘든 일이 될 수밖에 없을 것이다.

4. 파이버: 스레드의 변종

사실, time slicing을 운영체제가 자기 재량껏 하는 게 아니라 내가 원할 때 하도록 thread의 변종인 fiber라는 게 있다. Windows의 경우, 일단 자기 자신을 일반 스레드에서 fiber로 먼저 변환해서(ConvertThreadToFiber) 초기화를 한 뒤, 다른 파이버들을 생성하고(CreateFiber), 파이버들끼리 필요한 타이밍 때 서로 전환(SwitchToFiber)을 하면서 열심히 제 할 일을 하면 된다.

이 경우 스레드 동기화 같은 건 전혀 필요하지 않으며, 멀티스레딩을 표방하면서도 프로그래밍 패러다임은 멀티스레드 성향이 전혀 아니게 된다. 사실, 이건 유닉스 기반의 서버 프로그램의 포팅을 돕기 위해 일부러 도입된 기능이지 실용적으로 딱히 쓰일 일도 없다. 하지만 복잡한 재귀호출이 여러 곳에서 동시다발적으로 일어날 때 자기 스택 상태를 고스란히 보존하면서 작업 context들을 원하는 때에 전환할 수 있다는 점에서는 뭔가 독특한 용도가 있을 것 같기도 하다.

개인적으로 thread가 원래 실타래라는 뜻이니, 컴퓨터 용어로서 thread는 '일타래'라고 번역해서 쓰면 꽤 그럴싸하겠다고 생각해 왔다. 서로 꼬일 수 있는 것까지도 동일한 개념이니까. 그런데 thread의 변종으로서 아예 '섬유'라는 뜻인 fiber는 우리말로 어찌 번역해야 할지 모르겠다. 우리말 순화· 번역이라는 게 이런 추가적인 조어력과 확장성까지 갖추지는 못하는 편이니 대부분 실패하곤 한다.

오늘날 운영체제에서 module이라는 건 EXE, DLL 등 실행 가능한 코드와 데이터, 리소스가 담긴 한 이미지 파일을 식별하는 개념이다. process는 자신만의 독립된 주소 공간을 가진 실행 공간으로, EXE만이 새로 생성할 수 있다. thread는 한 process 안에서 하나 이상 존재할 수 있는 실행 주체이다.
이들에 비해 instance, task는 좀 16비트스러운 용어이다. 32비트 이상부터는 프로세스들이 기본적으로 자기 주소에서 다 혼자 따로 노는 형태이기 때문에 한 모듈(HMODULE)의 여러 instance (HINSTANCE)라는 개념 구분이 별 의미가 없어져 있다.

운영체제에 따라서는 여러 개의 프로세스도 parent/child 관계를 맺고 job이라는 집단을 형성할 수 있다. Windows도 이를 API 상으로 흉내는 내는 걸 지원하지만 막 널리 쓰이지는 않는다. 마치 C가 함수 안에 함수를 공식적으로 지원하지 않는 것처럼(람다 내지 지역 클래스 같은 편법 말고..), 프로세스들도 굳이 계층 구조가 존재하지 않더라도 뭔가 심각하게 불편하거나 불가능해지는 건 없기 때문으로 보인다.

Posted by 사무엘

2017/11/20 08:38 2017/11/20 08:38
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  1. 비밀방문자 2017/11/22 13:42 # M/D Reply Permalink

    관리자만 볼 수 있는 댓글입니다.

    1. 사무엘 2017/11/22 15:31 # M/D Permalink

      우와, 그 책 얼마 만에 다시 듣나 모르겠다..? (10몇 년 전 대학 시절의 전공 서적..)
      님도 컴공이 일취월장하고 있는 게 느껴지는구나? ㅋㅋ

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본인은 초딩 시절에 어렴풋이 경험했던 옛날 컴퓨터 환경의 추억을 회상하는 일에 관심이 많다. 16비트 환경은 베이직 이외에 C/C++ 같은 급의 언어로 프로그램을 직접 개발한 경험이 전무하기 때문에 더 관심이 간다.
그래서 블로그에서 API 썽킹 얘기도 한번 했고, 1년 남짓 전에는 Windows 9x 시절에 악명 높던 리소스 퍼센티지를 32비트 프로그램에서 직접 구하는 방법까지 옛날 책을 뒤져가며 복습해 봤다. 이번에는 이와 관련하여 지금까지 다룬 적이 없었던 다른 기술 얘기를 좀 해 보겠다.

시대를 풍미했던 Windows 9x는 왜 그리도 블루 스크린(BSOD)이 자주 뜨고 불안정했을까? 흔히 지저분한 16비트 코드 잔재 때문이라고들 그런다.
80386급 이상의 CPU에서 제공되는 보호 모드, 가상 메모리 같은 기술을 적극적으로 활용하면 굳이 그렇게 허접한 운영체제가 만들어질 일이 없다. 하지만 문제는 단 하나.. CPU가 원론적으로 제공하는 기능들을 제대로 활용해서 이상적인 운영체제를 만들려면, 당시 서민들이 범접할 수 없던 엄청난 메모리와 속도빨이 필요하다는 것이다.

Windows 9x는 Windows NT와 같은 최신 32비트 선점형 멀티태스킹 환경뿐만 아니라 기존 16비트 도스/Windows 프로그램과의 호환성도 놓치지 말아야 하고, 이런 모든 미래와 과거 이념을 Windows 3.1과 크게 차이 나지 않는 1990년대 중반의 서민들 컴에서 그럭저럭 구현해야 했다. 그러니 얘는 태생적으로 아주 기괴한 방향으로 개발될 수밖에 없었다.

그래서 파일 시스템이나 메모리처럼 반드시 32비트 덕을 봐야 하는 엔진 부분인 kernel은 32비트 코드 위주로 개발했지만, user나 gdi처럼 운영체제의 단순 외형과 관련된 부분은 16비트 코드를 그대로 답습했다. 이쪽 함수는 비록 32비트 프로그램에서 user32.dll, gdi32.dll을 통해 호출했다 하더라도 결국은 argument들을 thunk 해서 16비트 user.exe와 gdi.exe로 내려가서 기능이 수행된다는 뜻이다.

개량된 트루타입 글꼴 래스터라이저처럼 GDI 계층에도 32비트 코드로 다시 작성된 게 없지는 않지만 기본적인 틀은 여전히 16비트 기반이다.
Windows NT는 16비트 썽킹은커녕 훨씬 더 안정적인(하지만 속도는 좀 느려지는) 별개의 API layer가 있는 지경인데.. 9x와 NT가 서로 설계 이념과 처지가 얼마나 극과 극인지를 알 수 있다.

이런 설계 방식 때문에 Windows 9x는 16비트 heap 크기에 맞춰진 리소스 퍼센티지 한계가 여전히 걸려 있으며, GDI 좌표계도 기본적으로 32비트가 아닌 16비트 크기이다. 그래도 이런 건 그냥 한계와 제약일 뿐, 딱히 운영체제의 안정성과 관련된 문제는 아니다.
Windows 9x는 메모리 절약과 하위 호환성을 위해 (1) 16비트 코드를 많이 재활용했는데, 이걸 온전한 가상 머신 샌드박스 안에서 구동하는 게 아니라 (2) 32비트 코드와 동일한 주소 공간과 위상에서 동일한 권한으로 섞인 채 최대 성능으로 실행하는 것을 허용했다. 16비트 코드가 운영체제 차원에서 대놓고 돌아가는 부분도 있으니 저렇게 안 해 주면 안 된다.

그리고 이를 구현하는 과정에서 Windows 9x는 NT와 같은 급의 (3) 엄격한 메모리 보호를 포기했다. 스레드 동기화나 가상 메모리 같은 현대적인 개념이 없이 쑤제 어셈블리어로 코딩된 레거시 코드가 한둘이 아니니, 걔네들이 있는 그대로 돌 수 있게 시스템의 안정성을 일부 희생하게 된 것이다.

32비트 프로세스가 독자적으로 사용하는 최신식 private 메모리야 9x도 NT의 동작 방식을 물려받았기 때문에 각 프로세스별로 동일하게 보호가 잘 된다.
그러나 9x에서는 32비트 프로세스라 해도 16비트 프로그램과의 호환을 위해 남겨놓고 있는 4MB 이내 주소대의 영역은 보호가 적용되지 않으며, 반대로 운영체제 시스템 DLL이 로딩되는 상위 영역도 성능 오버헤드 간소화를 위해 모든 프로그램들이 씨크하게 같은 주소로 공유된다. 보호 같은 거 없다.

나쁜 마음 먹은 프로그램이 이런 16비트 호환 영역이나 시스템 DLL 영역 주소를 0으로 덮어써 버린다거나 하면 운영체제를 BSOD와 함께 곧장 다운시킬 수 있다. Windows NT에서는 메모리 덮어쓰기만으로는 이런 사태가 절대로 발생하지 않고 문제의 프로그램만 강제 종료되고 운지하는 것으로 끝난다. 하지만 9x는 그 정도로 튼튼하지 못했다. 메모리 보호 강도가 반쪽짜리일 뿐이라는 뜻이다. 반쯤은 응용 프로그램이 선할 거라고 믿고 곧이곧대로 돌려 주는 셈이었다.

이렇게 메모리 보호 말고 Windows 9x가 안정성이 결정적으로 취약한 분야는 멀티스레드와 관련하여 또 있었다.
Windows 9x/NT는 3.1에서는 꿈도 꿀 수 없던 선점형 멀티태스킹이라는 것을 도입했다. 한 프로그램이 자발적으로 CPU 자원을 반납하지 않고 무한 뺑뺑이를 돌더라도 운영체제가 강제로 CPU 자원을 뺏어서 다른 프로그램에게 골고루 분배해 줄 수 있다. 또한 한 프로그램 안에서 UI 스레드 따로, 작업 스레드 따로 운용이 가능하다. 작업 스레드가 재귀호출까지 마음대로 하는 동안 사용자의 입력에도 매끄럽게 응답할 수 있다는 뜻이다.

즉, 가상 메모리가 메모리 주소를 잘못 건드리는 것만으로 타 프로그램이나 운영체제를 뻗게 하지 않게 하는 공간 보호막이라면, 선점형 멀티태스킹은 한 프로그램이 CPU를 독식해서 시스템 전체의 동작을 먹통으로 만들지 않게 하는 일종의 시간 보호막이다.

선점형 멀티태스킹 환경에서는 내 스레드가 받고 있던 CPU 포커스가 싹 바뀌어서 타 스레드로 이동하는 게 정말 예고 없이 불시에 될 수 있다. 컴퓨터의 모든 코드가 자기 자신의 스택과 지역변수만 갖고 놀면서 고립된 채 돌아가는 게 아니며, 한 자원을 여러 스레드들이 공유하는 경우가 많다. 그런 코드에 둘 이상의 실행 주체가 동시에 진입했다간 프로그램 실행이 왕창 꼬여 버린다. 이건 마치 화장실에 문을 잠그는 기능이 없어서 누가 볼일이 아직 안 끝났는데 아무 예고 없이 문이 확 열리고 딴 사람이 들어오는 것과도 같다.

결국 스레드 사이에는 교통 정리 기법이 필요하며, 이를 위해 크리티컬 섹션, 뮤텍스 등 다양한 커널 오브젝트들이 존재한다. 여기까지는 아무 문제가 없다.
그런데 문제는.. 저 16비트 레거시 코드들도 선점형 멀티태스킹 통제의 대상이라는 것이며, 그 코드들은 레거시답게 멀티스레드 동기화 같은 대비가 전혀 돼 있지 않다는 점이다. 그런 걸 고려할 필요가 없는 환경에서 개발되고 구현된 코드이니까 말이다.

이것도 메모리와 마찬가지로 16비트 코드를 완전히 자기 가상 머신에서 따로 돌게 하면 별 문제될 게 없으며, Windows NT는 실제로 ntvdm이라는 16비트 가상 머신을 돌렸다.
하지만 Windows 9x는 가상 머신을 돌릴 여력이 안 되는 PC를 대상으로 성능을 얻는 대신 안정성을 희생하는 방법을 택했다. 바로, 16비트 GUI 쪽 코드는 GetMessage, PeekMessage 같은 함수로 명시적으로 CPU 자원을 반납하지 않는 동안에는.. 전체를 동기화 오브젝트로 둘러싸서 어떤 경우에도 여러 스레드들의 동시 진입이 되지 않게 한 것이다. 이름하여 Win16Mutex라는 무시무시한 시스템 동기화 메커니즘이다.

이게 무슨 뜻인가 하면.. Windows 9x도 16비트 프로그램만 줄곧 돌린다면 과거의 Windows 3.x와 별 차이 없이 동작하게 된다는 뜻이다. 제 기능을 활용할 수 없다.
물론 32비트 코드도 16비트로 thunk하는 gdi/user 함수를 호출할 수 있다. 걔네들은 그 함수가 실행되는 동안에만 Win16Mutex 안에 잠시 들어갔다가 나온다. 그러나 16비트 프로그램은 Get/PeekMessage를 호출하지 않고 실행되고 있는 동안 계속해서 Win16Mutex를 붙들고 있게 된다. 그리고 그 동안 운영체제의 그 어떤 프로그램도 16비트 코드를 수행할 수 없으며, 앞 프로그램의 실행이 끝날 때까지 기다려야 한다.

어떤 프로그램이 창을 띄웠다가 while(true) 같은 데라도 빠져서 응답이 멎었다고 치자. 그렇다면 32비트 프로그램은 ctrl+alt+del을 누른 뒤 작업 목록에서 그럭저럭 강제 종료를 할 수 있었다. 이 기능 자체는 NT뿐만 아니라 9x 계열에서도 있었다.
하지만 옛날 기억을 꺼내 보면, 16비트 프로그램은 그렇게 깔끔하게 강제 종료가 잘 되지 않았다. 16비트 프로그램이 응답 불가 상태가 되면 운영체제 전체가 실행이 불안정해졌으며, 해당 프로그램을 강제 종료한 뒤에도 매우 높은 빈도로 블루 스크린이 계속되다가 운영체제가 뻗었다. 그 이유가 바로 (4) 16비트 코드는 애초에 선점형 멀티태스킹 대상이 아니며, 16비트 코드의 실행이 32비트 코드의 gdi/user계층 기능에까지 직통으로 영향을 끼치기 때문이다.

이제야 퍼즐 조각이 끼워맞춰진다. 저건 메모리 보호와는 별개의 영역의 문제이다.
그럼에도 불구하고 Windows 95는 안정성이 더 헬게이트이던 Windows 3.x보다 많이 나아지지는 못해도 최소한 더 나쁘게 만든 건 없다. 그러니 제품으로 나와서 1990년대 중반의 PC 환경을 획기적으로 바꿔 놓을 수 있었다.

물론 Windows 9x도 Windows API와 무관하게 완전히 분리된 환경인 도스용 프로그램에 대해서는 그럭저럭 샌드박스를 지원하고 있었다. Windows NT의 ntvdm가 지원하지 못하는 더 다양한 도스용 프로그램을 직통으로 구동해 주면서도 말이다. Windows 3.x때부터 386 확장 모드가 도입되면서 Virtual 8086 모드를 이용해 도스창을 여러 개 동시에 여는 게 가능해졌다. 9x부터는 도스창을 강제 종료도 할 수 있게 됐다.

단지, 하드웨어를 너무 저수준으로 제어하는 도스용 프로그램이라면 대책 없으며, 16비트 Windows GUI 프로그램은 32비트 프로그램과 자원을 어중간하게 직통으로 공유하다 보니, 운영체제 전체에 여파가 끼치는 잠재적인 위험이 상존했던 것이다.

Windows NT, 9x, 그리고 더 과거의 win32s를 비교하면 다음과 같다.

  Windows NT Windows 9x Windows 3.1 + Win32s
PE 방식의 32비트 EXE/DLL 실행, 32비트 메모리 접근 O O O
프로세스 별 고정되고 독립된 주소 공간 보장 O O X
DLL도 인스턴스별 독립된 공간 보장 O O X
선점형 멀티태스킹과 멀티스레드 O O X
레지스트리, 32비트 파일 시스템, 최신 TTF 래스터라이저 O O X
온전한 메모리 보호 O △ (private area만. 도스 호환 영역과 커널 영역은 보호되지 않음) X
유니코드 API O △ (코드 변환, 메시지, 기본적인 문자 찍기 정도만 한정) X
유니코드 기반 O X X
user, gdi 계층이 완벽하게 32비트. 리소스 제약 없음 O X X
16비트 프로그램 가상화 O (안정적임) X (도스용 프로그램만 가상화. 느리고 메모리 적은 컴 친화적) X
하드웨어 계층 추상화 O (이식성. 하지만 느림) X (x86 전용, 저사양에서 성능 최적화) X
NTFS 파일 시스템 O X X
시스템 요구사항 압도적으로 제일 높음 win32s보다 더 높지만, NT보다는 훨씬 낮음 제일 낮음

이상.
지금 생각해 보면 컴퓨터가 성능이 정말 열악하던 시절에 어째 저런 유리몸 Windows를 어떻게 쓰고 지냈나 싶다. 특히 9x 계열 중에서도 1호인 Windows 95는 다음과 같은 점에서도 안정성이 굉장히 안습했으며, 지나치게 고성능인 컴퓨터를 감당(?)하지 못하는 물건이었다.

  • 잘 알다시피 디렉터리명에 CON 같은 예약어가 들어간 채로 파일 목록 조회 같은 요청을 하면 운영체제 전체가 뻗는다. 탐색기이든 dir 명령이든 마찬가지. 95/98에서는 별도의 버그 패치가 나왔고, ME에서야 버그가 처음부터 완전히 수정되었다.
  • 부팅 후에 밀리초 단위로 부호 없는 32비트 정수 범위를 초과하는 대략 7주(49.x일) 이상 계속 켜져 있으면 역시 뻗음. Windows 95는 알고 보면 7주짜리 시한폭탄이었던 셈이다. 하지만 이게 NT도 아니고, 무려 7주가 지나기 전에 십중팔구 어차피 다른 이유로 다운되고 재부팅이 일어났기 때문에 이 문제가 별로 부각되지 않았을 뿐이다. 이 문제 역시 별도의 버그 패치가 추후 공개되었다.
  • 저사양 PC에서 가상 메모리를 관리하는 방식의 한계로 인해, 램이 512MB보다 더 많은 컴에서는.. 단순히 초과 잉여 영역이 인식되지 않고 무시되는 게 아니라 그냥 부팅되지 않고 뻗는다.
  • 클럭 속도가 대략 2.1GHz보다 더 높은 컴에서는 Network Driver Interface Specification라는 계층에서 오류가 발생하고 뻗었다고 한다. 너무 빠른 컴퓨터에서 레거시 코드가 문제를 일으킨 유명한 다른 사례로는 볼랜드 파스칼의 crt 유닛이 266MHz보다 더 빠른 컴에서 오류를 일으켰던 것이 있다. 이런 것들은 대체로 내부적으로 시간 측정을 하다가 0으로 나누기 오류가 발생하는 형태인데, Windows의 저 문제도 마찬가지였던 것 같다.

그러니 옛날부터 컴덕들은 OS/2나 Windows NT 같은 신세계를 갈망하긴 했지만, 그걸 돌리려면 흙수저 가정에서는 엄두를 못 낼 정도의 비싼 고성능 컴퓨터가 필요했다. 윈95가 나왔던 시절에는 램 16MB도 돈지랄 감지덕지이던 시절이고 32~64MB는 가히 꿈의 영역이라 여겨졌었으니 말이다.
그러다 1990년대 후반에 가정용 보급형 PC들도 램 용량이 급증하여 100수십 MB급이 되었다. 그제서야 하드디스크 스와핑/thrashing을 볼 일이 없어졌으며, 마소의 입장에서는 NT와 별개로 굳이 헝그리한 9x 커널이 존재해야 할 명분이 사라졌다.

지금까지 옛날 이야기를 많이 늘어놓았는데..
본인은 우리나라 역사 내지 이념을 Windows의 개발 내력에다 비유해서 설명하기도 한다. 매우 적절한 비유라고 개인적으로 생각하기 때문이다.

우리나라가 이 승만 대통령을 비롯해 핵심 내각은 독립 운동가· 광복군 위주로 철저하게 깨끗하게 건국되었음에도 불구하고 중간과 말단의 군· 경 간부는 친일 부역자들도 불가피하게 그대로 재등용하여 운용되었다. 독립 운동가를 적극 무료 변론하다가 일제에게 찍혀서 면허 정지까지 당했던 애산 이 인 선생이 해방 후에 법무부 장관이 되고 나서는 오히려 반민특위의 해체에 앞장섰을 정도였다.

이게 Windows 95가 일단 겉으로는 32비트 코드 기반으로 개발되고 32비트 주소 공간과 선점형 멀티태스킹을 제공함에도 불구하고 내부적으로 16비트 코드를 잔뜩 재등용하고 메모리 보호가 완전하지 못했던 이유, 수시로 파란 화면 뜨고 불안정했던 이유와 정확하게 일맥상통한다.

한 마디로 그 시절에 가정용 컴퓨터에서 Windows NT 같은 운영체제를 돌리는 건 불가능했기 때문이다. 아직 조선과 일제 강점기 사고방식에 쩔었고 공산주의가 뭔지도 모르던 사람이 태반이던 시절에.. 게다가 북괴의 위협과 비열한 공작까지 횡행하던 시절에, 일제 치하에서 행정 유경험자를 재등용하지 않고서 치안을 유지하고 자유 민주주의 국가를 FM대로 이상적으로 세우고 굴리는 것도 동급으로 절대 불가능했다.

Windows 95의 한계에 대해서 정리해 보니 이 생각이 더욱 굳건하게 확신이 든다. 그 시절의 운영체제든, 194~50년대의 우리나라 사정이든 흑역사와 한계는 불가피하게 발생했던 것이지 악의적으로 일부러 발생한 것이 절대 아니었다. 아폴로 17호 이후로 인간이 달에 안/못 가고 있는 이유는 다른 악의적인 거짓이나 음모 때문이 아니라, 그저 단순히 재정이 부족하고 가성비가 안 맞기 때문인 것과도 같은 이치이다.

쓸데없이 자국 비하를 조장하고 사람 정신건강을 해치고 일제보다 더 나쁜 악을 정당화하고 무마하는 이 악하고 해로운 생각은 보이는 족족 반박하고 뿌리뽑아야 하며, 거기에 사로잡혀 있는 사람들을 산업화하고 일깨워 줘야 한다.

Posted by 사무엘

2017/10/14 08:36 2017/10/14 08:36
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  1. 비밀방문자 2017/10/19 04:09 # M/D Reply Permalink

    관리자만 볼 수 있는 댓글입니다.

    1. 사무엘 2017/10/19 12:46 # M/D Permalink

      오랜만이구나, 반갑다? 잘 지내고 계신가!
      이 2, 30년 묵은 옛날 Windows 프로그래밍 배경 얘기가 이해가 될 정도이면 대단한 한편으로 님도 슬슬 아재력이 늘어 가는 것 같다? ㅋㅋㅋ

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Windows에서 메뉴, 리스트박스, 콤보박스처럼 세부 항목이 존재하는 고전적인 UI 컨트롤에는 기본 글꼴로 문자열을 찍는 기능뿐만 아니라 임의의 크기로 임의의 그림도 그리는 owner draw 기능이 있다. 한두 개 정도 특수하게 쓰이는 owner draw 기능이라면 해당 UI 컨트롤을 구동하는 대화상자 등 부모 윈도우에서 메시지를 받아서 처리한다.

그러나 매 아이템들마다 check box가 달린 리스트라든가, 트리 계층 구조를 owner draw 기능을 이용해서 얼추 구현한 리스트처럼.. 특정 owner draw 기능과 동작을 컴포넌트화해서 여러 곳에서 동시에 사용하고 싶다면 그 UI 컨트롤 자체가 개조 대상이 된다. 윈도우 프로시저를 서브클래싱한 후, owner draw 메시지를 부모 윈도우로부터 되받아서 자신이 직접 처리하면 된다. 이건 뭐 16비트 시절부터 존재해 온 아주 고전적인 Windows 프로그래밍 테크닉이다.

owner draw는 개념적으로 모든 아이템의 크기가 동일한 owner-draw fixed와, 각각의 아이템 크기가 모두 다를 수 있는 owner-draw variable이 존재하는데, 개인적으로 후자는 전혀 다뤄 본 적이 없다.

그리고 string 버퍼를 사용하는 owner-draw가 있고(LBS_HASSTRINGS 내지 CBS_HASSTRINGS 스타일), 그런 게 없는 owner-draw도 있다. 문자열의 옆에다가 아이콘 같은 걸 추가로 그리거나 문자열 자체를 좀 색다른 색깔과 폰트로 출력하기 위해서 owner-draw를 사용하는 것이라면 전자를 선택해야 할 것이고, 그게 아니라 완전히 생판 다른 그림만을 찍거나, 자체 버퍼에 있는 문자열을 직통으로 찍으려면 후자를 선택하면 된다.
문자열 없는 owner draw 리스트박스는 일일이 LB_ADDSTRING을 호출할 필요 없이 LB_SETCOUNT만으로 간단하게 아이템 수를 뻥튀기할 수도 있다.

owner draw 컨트롤이 동작을 시작하면 아이템을 손수 직접 그리라는 WM_DRAWITEM 메시지가 오기에 앞서, 그림을 그릴 영역을 정하기 위해 WM_MEASUREITEM 메시지가 부모 윈도우로 날아온다. 그런데 여기서 꽤 재미있는 동작 특성이 있다. WM_MEASUREITEM는 DRAWITEM과는 달리, 굉장히 일찍 날아온다. 대화상자의 경우, MEASUREITEM은 WM_INITDIALOG보다도 먼저 날아온다.

WM_INITDIALOG는 대화상자 내부의 모든 컨트롤들이 생성되었고 모든 준비가 완료되어서 대화상자가 화면에 표시되기 직전에 날아온다. 그러나 MEASUREITEM은 그렇게 내부 컨트롤이 생성될 때마다, WM_CREATE 타이밍에서 자신의 스타일에 owner draw 속성이 주어져 있으면 곧장 부모 윈도우로 전달된다고 생각하면 된다. 그러니 자기 주변의 다른 대화상자 컨트롤들이 다 생성되기도 전의 굉장히 이른 타이밍에 날아온다.

대화상자 윈도우(HWND)를 그에 상응하는 C++ 개체 같은 사용자 정의 오브젝트(LPARAM)와 연결하기 위해서는 CreateDialog나 DialogBox 같은 함수에다가 연결할 그 오브젝트 포인터를 넘겨주는 편이다. 그리고 HWND와 LPARAM이 실제로 만나는 타이밍이 WM_INITDIALOG이다. 즉, 이 메시지가 대화상자계에서 WM_CREATE나 마찬가지인 셈이다.

하지만 WM_MEASUREITEM은 이런 통상적인 초기화 메커니즘이 수행되기 전에 부모 윈도우로 호출된다. 그렇기 때문에 MFC 말고 자체적인 Windows API 프레임워크를 구현하고 있다면 이 메시지의 처리를 좀 특수하게 해 줄 필요가 있다.
리스트박스나 콤보박스가 좀 지연 초기화를 지원해서 대화상자의 초기화가 다 끝나고, 자기가 WM_PAINT를 받아서 화면에 그려지기 직전(WM_DRAWITEM)처럼 정말로 폭을 알아야 할 때에나 저런 메시지를 보냈으면 사용자가 UI 프로그래밍을 하기 약간 더 수월했을 텐데 싶은 아쉬운 생각이 좀 든다.

그리고 WM_MEASUREITEM의 도착 타이밍이 너무 일러서 부담된다면, 아이템의 폭을 꼭 이때 지정해 주지 않아도 된다. 뒤늦게라도 부모 윈도우에서 LB_SETITEMHEIGHT(리스트박스), CB_SETITEMHEIGHT(콤보박스) 메시지를 보내서 아이템 전체(ower-draw fixed), 또는 개별 아이템(owner-draw variable)의 폭을 지정해 줄 수 있다.
리스트박스의 경우 경험상 둘의 차이는 거의 없다. 콤보 박스는 WM_MEASUREITEM 메시지의 결과에 따라서 drop list 내부에서의 아이템 높이뿐만 아니라 한 줄짜리 자기 본체의 높이도 그에 맞춰 자동으로 조절되는 반면, CB_SETITEMHEIGHT 메시지는 그런 효과까지는 없다는 차이가 있다.

또한, 메뉴야 대화상자의 내부 컨트롤 같은 존재가 아니니 저런 대체제가 존재하지 않으며 owner-draw 메뉴 아이템의 폭을 지정하는 타이밍은 WM_MEASUREITEM밖에 선택의 여지가 없다. 딱히 MENUITEMINFO 같은 구조체에 자신의 높이를 지정하는 곳은 존재하지 않는다.

요즘 운영체제의 옵션에 따라서는 콤보 박스의 drop list가 튀어나올 때, 또는 메뉴가 출력될 때 바로 툭 튀어나오는 게 아니라 fade in으로 서서히 나타나거나 위-아래 내지 대각선 방향으로 슬라이딩 하듯이 튀어나오곤 한다. 이건 임의의 윈도우에 대해서 AnimateWindow라고 이런 애니메이션 효과를 구현해 주는 함수가 따로 있다.

그런데, 과거의 Windows 9x에서는 owner-draw 아이템이 들어있는 콤보박스나 메뉴에 대해서는 그런 애니메이션이 지원되지 않았다. 기본 스타일로 문자열을 출력하는 컨트롤만 애니메이션이 나오던 것이 2000/XP 같은 NT 계열에 와서야 owner-draw 방식의 컨트롤에 대해서도 동등하게 애니메이션이 지원되기 시작했다. 그림을 화면에다 바로 그리는 게 아니라 내부 버퍼 DC에다가 그려 놓고 그런 처리를 하게 된 듯하다.

참고로 AnimateWindow는 애니메이션 대상인 윈도우에다가 WM_PRINTCLIENT라고 좀 생소하게 생긴 메시지를 보낸다. 이것은 WM_PAINT와 비슷하게 창의 내용을 그리라는 메시지이지만, WM_PAINT 때와는 달리 BeginPaint나 EndPaint 호출이 필요하지 않다. invalid 영역이나 클리핑 처리 같은 개념도 없으며 주어진 DC에다가 언제나 윈도우 내용을 처음부터 끝까지 그려 주면 된다.

Posted by 사무엘

2017/09/18 08:37 2017/09/18 08:37
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본인은 몇 년 전에 쓴 글을 통해 Windows API에서 비트맵을 출력할 때 사용하는 GDI API 몇 개를 브러시와 비트맵의 관계라는 관점에서 비교하고 살펴본 적이 있었다. 이번에는 픽셀 포맷과 DDB/DIB라는 관점에서 관련 API들과 이들의 특성을 살펴보도록 하겠다.

1.
먼저, 비트맵은 CPU의 관점에서 봤을 때 빅 엔디언 형태이다.
모노크롬 비트맵에서는 128, 64 같은 큰 비트 자리수가 왼쪽을 나타내고 작은 비트로 갈수록 오른쪽으로 간다.
색깔을 나타내는 RGB야 숫자의 대소 구분이 무의미하겠지만, 일단 RGB 매크로(메모리)에서의 색상 배열 순서와 RGBQUAD 구조체(파일 저장)에서의 색상 배열 순서는 서로 정반대이다. 전자는 R이 최하위 비트이지만 후자는 R이 최상위 비트이다. 그러니 여기서도 이념이 빅 엔디언임을 확인할 수 있다.

2.
일반적으로 비트맵 폰트 파일 내부의 비트맵들은 한 줄이 바이트 단위로 align이 돼 있다. 그러나 CreateBitmap 함수가 받아들이는 DDB(장치 종속 비트맵)는 역사적인 이유 때문인지, 한 줄이 2바이트, word 단위로 align돼 있어야 한다.
compatible bitmap이 아니라 CreateBitmap으로 직통으로 만들 수 있는 비트맵이 사실상 모노크롬밖에 없다는 점을 감안하면, 저기에 전달되는 가로 크기는 사실상 언제나 16의 배수 단위여야 한다.

한편, BMP 파일과 직통 대응하는 DIB(장치 독립 비트맵)는 이런 제약이 더 커져서 한 줄이 4바이트 단위로 align돼 있어야 하며, 얘는 또 상하가 뒤집혀 있기까지 하다. y축 양수가 위로 올라가는 좌표계를 염두에 뒀기 때문이다. DIB를 취급하는 함수들은 다 이런 형태의 비트맵을 입력으로 받는다.

3.
Create(Compatible)Bitmap 함수로 만들어진 비트맵은 성능이 가장 좋고 속도가 빠르지만, 한번 초기화한 뒤에 내부 비트맵 메모리에 직접 저수준 접근을 할 수 없다. GetDIBits 같은 함수로 내부 메모리 컨텐츠에 대한 복사본만을 얻을 수 있을 뿐이며, 이 내부 메모리는 철저하게 장치 종속적이다. 즉, portable하지 않다. 컨텐츠를 조작하는 건 BitBlt 같은 타GDI 함수를 써서 해야 한다.

비트맵을 출력하는 다른 함수로는 SetDIBitsToDevice가 있다. 얘는 받는 인자가 많고 사용이 좀 복잡하긴 하지만, BitBlt와는 정반대로 그냥 아무 메모리가 가리키는 임의의 BMP 헤더와 컨텐츠를 통째로 받아서 그 내용을 화면에다 찍어 준다. 원본 비트맵에 대해서 뭐 메모리 DC 만들고 비트맵 만들고 SelectObject 할 필요가 없으며, 메모리에 직통으로 접근해서 픽셀, 팔레트 테이블, 크기 따위의 수정도 얼마든지 가능해서 매우 좋다.

하지만 BMP 헤더를 매번 해석해서 DIB를 DDB로 변환해서 찍을 준비를 해야 하기 때문에 이 함수는 비트맵을 뿌리는 속도가 DDB 전용 함수만치 빠르지는 않다. 구형 운영체제의 16/256색 구닥다리 비디오 환경에서는 성능 열화의 폭이 더욱 크다.

그런데 알고 보니 저 둘의 중간 역할을 하는 함수도 있다.
CreateDIBSection은 내부적으로 반쯤 DIB로 취급되는 HBITMAP을 되돌린다. 이 비트맵을 사용하기 위해서는 BitBlt를 쓸 때처럼 원본 메모리 DC를 만들고 SelectObject를 해 줘야 한다. 하지만 픽셀을 직접 조작할 수 있는 메모리 포인터도 되돌리기 때문에 이를 응용 프로그램이 사용 가능하다.

이 메모리는 운영체제가 내부적으로 직접 할당해서 준 것이다. SetDIB*처럼 아무 메모리에 있는 비트맵을 찍을 수 있는 게 아니며, 그림의 크기나 색상 수 같은 헤더 정보는 한번 정해진 뒤에 변경 가능하지 않다. (그게 달라진다면 그냥 비트맵을 새로 만들어야..) 단지 픽셀 데이터에만 접근 가능하며, 색깔 변경은 SetDIBColorTable라는 별도의 함수로 해야 한다.

하지만 픽셀 데이터에 직접 접근과 조작이 가능한 것만 해도 어디냐. 기존 HBITMAP의 특성은 다 가지고 있기 때문에 BitBlt, DrawText, LineTo 같은 GDI 함수들을 고스란히 사용하면서 그림이 그려진 결과를 메모리 포인터 레벨에서 바로 확인 가능하니 실로 놀라운 일이 아닐 수 없다. 이런 DIB의 특성을 반쯤 가지면서 비트맵을 뿌리는 성능도 SetDIB*보다는 약간 더 좋다.

지금까지 얘기했던 이 세 가지 API를 표로 정리하면 다음과 같이 요약된다.

  CreateBitmap + BitBlt SetDIBitsToDevice CreateDIBSection + BitBlt
픽셀 포맷 2바이트 패딩 4바이트 패딩 + 상하 반전 4바이트 패딩 + 상하 반전
사용하는 메모리 내부 전용 사용자 임의 지정 가능 내부 전용
픽셀 메모리에 직접 접근 가능 X O O
BMP 헤더에 직접 접근 가능 X O X
단색 비트맵의 색깔 지정 SetTextColor / SetBkColor BMP 헤더 구조체 값 직통 수정 SetDIBColorTable
성능 제일 빠름 제일 느림 약간 느림

* 참고로, CreateDIBitmap은 DIB 함수들처럼 BMP 헤더를 인자로 받긴 하지만, HDC까지 인자로 받아서 DIB를 완전히 DDB 형태로 변환해 버린다. 이 함수를 통해 생성된 HBITMAP은 외부에서 내용 수정이 가능하지 않다.

* 그리고 HBITMAP의 내부 컨텐츠를 얻어 오는 함수로 GetDIBits 말고 GetBitmapBits도 있는데, 얘는 그냥 레거시 잔재이다. BITMAPINFO 헤더 정보를 받는 부분이 없기 때문에 그냥 모노크롬 비트맵 데이터를 얻을 때나 쓰는 간소화 버전이라고 생각하면 된다.

예전에 Windows 95부터 2000/ME까지는 시스템 종료 명령을 내리면 화면 전체에 50% 검은 음영 픽셀이 깔리면서 시스템 종료, 재시작 같은 세부 기능을 선택하는 대화상자가 떴다. 지금은 그런 효과는 관리자 권한을 요청하는 UAC 확인 대화상자가 뜰 때에나 그렇게 배경이 어두워질 텐데 그때는 시스템 종료 대화상자가 그 비주얼 이펙트 역할을 담당했다. (XP에서는 그 효과가 "흑백으로 서서히 fade out"이라는 더 화려한 형태로 바뀌었다가, 후대 버전부터는 이펙트가 사라졌다.)

그런데.. 그렇게 50% 검은 음영을 뿌리는 게 바로 래스터 오퍼레이션을 가미한 BitBlt 내지 PatBlt 실행으로 구현되었다. 최신(당대 기준) 그래픽 카드에서야 즉시 전체 화면에 음영 뿌려졌겠지만, 하드웨어 가속 없이 640*480 VGA 내지 그에 준하는 구린 그래픽 환경에서는 음영이 위에서 아래로 뿌려지는 게 눈으로 보일 정도로 속도가 느렸다. 그건 나름 수십만 개에 달하는 픽셀이 바뀌는 거니까..

그리고 그게 바로.. 그 컴퓨터에서 BitBlt 함수로 화면을 가득 채우는 속도와 같다 생각하면 된다. 그때는 이 따위 느린 그래픽 함수로는 답이 없으니, Windows에서 게임을 돌리려면 발상의 전환을 달리한 DirectX 같은 API를 만들어야겠다는 생각을 응당 안 할 수 없었을 것이다. 하드웨어 계층 추상화+통합이 아니라, 하드웨어 직통 제어를 지원하게 말이다.

DirectX 쪽 그래픽 프로그래밍이 재래식 GDI 그래픽 프로그래밍과 다른 점은..

  • 하드웨어의 발전에 따라 프로그래밍 방법론의 변화 기복이 매우 큼.
  • 하려는 일(도형 그리기, 글자 찍기..)보다는 그래픽 하드웨어의 기능 위주로 API가 설계돼 있다. 사실, 이걸 수용하라고 애초부터 이념이 이런 식인 API를 따로 만든 거다.
  • 이런 이유로 인해, GDI처럼 프린터, 플로터, 메타파일 같은 디바이스까지 다 통합하는 추상화 계층 건 전혀 안중에 없음. 오로지 화면 아니면 화면 출력용 메모리 버퍼 위주이다.
  • BeginPaint/EndPaint로 대표되는 invalid 영역 그딴 개념이 없고, 그 대신 '서피스 소실'이라는 개념이 존재한다.

정도로 요약되겠다.
예전에는 GDI와는 완전히 다른 기술 계층을 거쳤기 때문에 화면 캡처도 특수한 프로그램을 써서 했을 정도이지만 이제는 그런 유별난 점이 점점 없어지고 통합돼 가고 있는 것도 인상적이다.

Posted by 사무엘

2017/09/15 19:31 2017/09/15 19:31
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* 3년 전에 썼던 글을 내용을 보충하여 리메이크 한 것이다.

Windows 운영체제에서 생성하는 윈도우들은 그 본질이 크게 overlapped, popup, 그리고 child 이렇게 셋으로 나뉜다. 이해를 돕기 위해 아래의 Windows 1.0 사진을 한번 살펴보도록 하자. 그때는 이 세 종류의 구분이 지금보다 훨씬 더 명확했기 때문이다.

사용자 삽입 이미지

1. overlapped

1985년에 발표된 Windows 1.0 첫 버전은 기술적인 한계 때문..은 아니고, 애플 사와의 이상한 특허 분쟁에 얽히는 바람에 응용 프로그램 창들이 서로 겹치지를 못하고 타일 형태의 배치만 가능한 정말 괴상한 형태로 개발되었던 걸로 유명하다.
그러다 Windows 2.0에서는 타일 제약 봉인이 풀렸기 때문에 이 윈도우들은 겹쳐지는 게 가능해졌으며 Z-order라는 개념도 생겼다. 그게 워낙 뜻깊은 일이었던지라 명칭에까지 OVERLAPPED가 붙은 것이다.

그리고 저렇게, 타일 형태의 배치가 가능한 응용 프로그램의 최상단 껍데기 윈도우가 바로 오늘날의 개념으로 치면 overlapped 윈도우이다. 캡션이라고 불리는 제목 표시줄이 달려 있고 크기가 언제든지 유동적으로 바뀔 수 있으며, CreateWindow(Ex) 함수에다 위치와 크기를 지정할 때 CW_USEDEFAULT(대충 적당히 알아서)를 줄 수 있는 유일한 타입의 윈도우이다.

사실, WS_OVERLAPPED의 값은 그냥 0이다. popup이나 child 같은 속성이 따로 지정되지 않은 윈도우는 기본적으로 overlapped 속성이 지정된다. 여기에다가 최소화/최대화(WS_M??MIZEBOX)/닫기(시스템 메뉴 WS_SYSMENU) 버튼, 크기 조절 가능한 굵은 껍데기(WS_THICKBORDER) 비트들이 합쳐진 것이 바로 WS_OVERLAPPEDWINDOW 스타일이다.

2. popup

그럼 popup은 무엇이냐 하면 저 위의 About 대화상자처럼, overlapped window의 위에 겹쳐져서 배치될 수 있는 윈도우이다.
그런데 당장 Windows 2.0부터 오버랩은 말 그대로 overlapped window에서도 다 가능해졌으니, 둘의 실질적인 차이가 없어졌다고 볼 수도 있다. 하지만 둘은 여전히 완전히 동일하지는 않다.

popup 윈도우는 기본적으로 캡션이 없는 형태이며, WS_CAPTION 같은 별도의 옵션을 줘야만 캡션이 달린다. 그러나 overlapped 윈도우는 옵션을 주지 않아도 캡션이 무조건 달려 나온다. Windows 2~3 시절까지만 해도 응용 프로그램에서 캡션이 없고 제목이 없는 대화상자는 지금보다 훨씬 더 흔하게 볼 수 있었다.

지금은 대화상자들도 다 캡션이 달려 있으며 일반적인 응용 프로그램처럼 아이콘에다 최소· 최대화 버튼과 두꺼운 프레임까지 별도로 스타일로 주고 나면.. popup 형태의 대화상자 프로그램과, overlapped 형태의 일반 프로그램 창과 외형상의 구분은 사실상 다 사라지는 건 사실이다.

그럼에도 불구하고 popup과 overlapped의 구분이 원래 저런 데서 시작되었다는 것을 알면 되겠다. 다른 창의 내부에 종속되지 않고 독자적으로 화면에 떠 있으면서 캡션 같은 외형이 없거나 취사선택 가능한 모든 custom 윈도우라면, 묻지도 따지지도 말고 그냥 WS_POPUP을 주면 된다.

대화상자 리소스 편집기에서도 이 대화상자의 초기 스타일을 지정해 줄 수 있다. 프로퍼티 페이지처럼 다른 대화상자의 내부에 들어가는 대화상자이면 WS_CHILD를 주면 되고, 나머지 경우에는 WS_OVERLAPPED는 신경 쓸 필요 없고 그냥 WS_POPUP을 지정하면 된다.
여담이지만, 인터넷을 하면서 수시로 튀어나오는 웹브라우저 팝업창은 명칭과는 달리 사실은 overlapped 윈도우라고 생각하면 된다. 팝업창에도 웹브라우저 창 고유의 캡션과 프레임은 그대로 남아 있기 때문에 overlapped 윈도우의 정의에 훨씬 더 부합하는 걸 알 수 있다.

3. child

끝으로, WS_CHILD는 동작 방식이 위의 둘과는 굉장히 다르니 이해하기 쉽다.
자기의 위상이 독자적이지 않고 외형상 부모 윈도우의 내부에 종속된 모든 윈도우들은 child 윈도우이다. 대화상자의 내부 컨트롤들이 대표적인 예임.

얘는 컨트롤 ID라는 정보도 갖는다. HWND는 운영체제가 창들을 식별하기 위해 부여하는 가변적인 번호인 반면, ID는 창을 생성하는(= 운영체제에다 생성을 요청하는) 주체 측에서 고정붙박이로 부여하는 번호라는 차이가 있다. GetDlgItem은 이름처럼 굳이 대화상자의 자식 컨트롤뿐만 아니라 부모-자식 관계를 갖는 아무 윈도우에서나 ID값으로부터 자식 창을 얻을 때 사용 가능하다.

popup이나 overlapped 윈도우에는 저런 ID라는 개념이 존재하지 않으며, 그 대신 메뉴를 표시하는 기능이 있다.
뭐, child 윈도우도 비록 메뉴는 태생적으로 없을지언정 마치 overlapped 윈도우처럼 캡션과 프레임, 그리고 시스템 메뉴를 갖는 건 불가능하지 않다. 그 대표적인 예는 MDI 프레임 윈도우이긴 한데.. 그래도 그걸 빼면 캡션과 프레임을 갖춘 child 윈도우는 매우 드물다. 캡션과 프레임 자체가 최상위 윈도우의 상징과도 같으니 말이다.

이렇게 보면 overlapped와 popup이 한 묶음이고, 성격이 다른 child가 혼자 좀 따로 노는 것처럼 보인다. 하지만 동일한 클래스의 윈도우가 상황에 따라서 popup과 child 속성을 취사선택해서 동작하는 경우도 의외로 있다. 콤보 박스에서 내부적으로 쓰이는 ComboLBox라는 리스트 박스가 대표적인 예이다.

콤보 박스의 타입이 Simple이어서(대표적인 예는 글꼴 선택 대화상자) 리스트가 언제나 표시되어 보일 때는 얘는 콤보 박스에 딸려 있는 child 윈도우이다.
그러나 콤보 박스를 클릭하거나 F4를 눌렀을 때만 리스트가 표시되는 drop list 상태일 때는 그 리스트는 대화상자의 위에 별도로 표시되는 popup 윈도우 형태로 생성된다. 이해가 되시겠는가?

차일드 윈도우의 표시 위치는 자기 부모 윈도우의 클라이언트 위치를 기준으로 상대적으로 산정된다. 그런데 자기가 현재 부모 윈도우의 클라이언트 위치 기준으로 어디에 있는지를 한 번에 얻는 게 은근히 힘들다. 대화상자 크기에 따라 차일드 컨트롤들을 적절하게 재배치하는 코드를 작성해 보았다면 이 말이 무슨 뜻인지 잘 알 것이다.

이 경우 GetWindowRect를 한 후에 부모 윈도우를 기준으로 ScreenToClient를 하여 화면 좌표를 한번 거쳐야 하거나, 아니면 번거로운 구조체 초기화를 해야 하는 GetWindowPlacement 함수를 호출해야 한다. 후자 함수의 경우, 최대화된 윈도우라도 원래 있던 위치와 크기까지.. 그 윈도우의 위치와 관련된 모든 정보를 되돌려 주기 때문에 유용하다. 응용 프로그램이 종료 후 나중에 재실행될 때 원래 위치를 100% 그대로 실행되기를 원할 때 이 구조체 값을 백업해 두면 된다.

4. 윈도우 간의 부모/자식 관계

child 윈도우야 그 정의상 태생적으로 부모 자식 관계가 명백하게 존재할 수밖에 없다. 하지만 popup 윈도우도 비록 child처럼 표시되는 위치와 영역이 부모 윈도우 내부로 한정되는 급까지는 아니더라도, 부모 자식 관계 비스무리한 개념이 물론 존재한다.

popup 윈도우는 Z-order상으로 자기 부모 윈도우를 가리고 언제나 더 앞에 출력되며, 부모 윈도우가 소멸될 때 자기도 같이 없어진다. 요렇게 child가 아닌 popup 윈도우의 부모 역할을 하는 윈도우를 개념상으로 owner 윈도우라고 따로 부르기도 한다.

그럼 popup 말고 overlapped 윈도우는? 지금까지 살펴보았듯이 쟤는 애초에 주 용도가 응용 프로그램의 최상단 프레임 껍데기이다. 그러니 태생적으로 부모 윈도우 같은 걸 지정하지 않고 생성되며 부모 자식 관계를 따지는 건 딱히 의미가 없다고 봐야 할 것이다.

그런데, 여기서 유의해야 할 점이 있다. EnumChildWindow나 GetWindow(GW_CHILD) 함수에서 찾아 주는 건 순수하게 child 윈도우들뿐이다. Spy++를 실행하면 계층 구조로 표시된 윈도우 트리를 볼 수 있는데, 이것도 child 윈도우들의 관계만 볼 수 있다.
쉽게 말해 어떤 대화상자 내부의 대화상자(프로퍼티 페이지)라든가 각종 컨트롤들은 계층 구조로 표시되지만, 대화상자에서 얘를 owner로 삼아서 또 다른 modal 대화상자를 꺼내 놓은것을 계층 구조로 보여주지는 않는다는 뜻이다.

자신을 부모(정확히는 owner)로 갖는 서열상 하위의 popup 윈도우들을 한번에 찾아 주는 API는 의외로 존재하지 않는다. 난 이게 당연히 있을 줄 알았는데 없는 걸 발견하고는 개인적으로 굉장히 놀랐다.
일단 top-level 윈도우들을 다 enumerate 한 뒤, 얘들의 owner가 일치하는 놈을 일일이 뒤져 봐야 한다. 그래서 Spy++가 표시해 준 윈도우 리스트가 생각보다 직관적이지 않고 top-level 윈도우가 많은 것이었구나.

이상이다. Windows 프로그래밍을 15년 가까이나 판 본인도 몇 년 전까지만 해도 child는 그렇다 치더라도 popup과 overlapped는 도대체 왜 존재하는 구분인지를 잘 몰랐다. 그리고 parent 윈도우와 owner 윈도우의 관계도 정확하게 모르고 있었고 owned 윈도우는 child 윈도우 조회하듯이 곧장 조회가 가능하지 않다는 것도 미처 생각을 못 하고 있었다. 그러다가 요 근래에야 어렴풋이 이해하게 된 것들을 이렇게 정리해 보았다.

Posted by 사무엘

2017/05/10 08:35 2017/05/10 08:35
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임시 파일 다루기

수 년 전에 회사에서 만들어 놨던 코드가 업무상 다시 필요해져서 새 컴퓨터에서 돌려 봤다. 빌드 과정에서는 별 문제가 없었고 실행도 잘 되는 듯했으나.. 데이터 내용을 파일로 잠시 직렬화 덤프한 뒤에 서버로 전송하는 부분이 동작하지 않고 있었다.
문제를 추적해 보니 개발 당시에는 전혀 볼 일이 없었던 엉뚱한 파일명이 내부에 생성된 것이 원인이었다.

그리고 최종적으로 밝혀진 근본 원인은 이러했다. tmpnam_s 함수가 Visual C++ 2015부터는 동작 방식이 싹 바뀌었기 때문이다.
원래 tmpnam은 \ 로 시작하는 파일명만 달랑 되돌렸다. 그러나 2015부터는 운영체제의 공인 임시 디렉터리까지 포함한 전체 경로를 되돌리게 됐다.
예전에는 tmpnam_s의 결과에다가 또 임시 파일 저장용 디렉터리를 붙이는 후처리를 해야 했으나 지금은 그럴 필요 없다. 문자열의 형태가 달라져 버렸으니 기존 코드는 당연히 오동작을 하게 된 것이다.

알고 보니 tmpnam은 Visual C++ 2015 문서의 breaking changes에도 응당 명시돼 있는 아이템이다. 난 보통은 이런 거 꼼꼼히 다 읽어보는 편인데 이 함수는 어쩌다 보니 놓쳤다.
breaking changes는 단순히 어떤 함수· 변수를 제거하거나 형태를 바꾸는 것들이 대부분이기 때문에 기존 코드에 대한 여파는 명백한 컴파일 경고· 에러나 링크 에러 형태로 드러나는 게 대부분이다. 하지만 외형의 변경 없이 내부 동작만 잠수함 패치되어서 동작이 달라지는 식의 변화는 드물다. 프로그램을 실제로 돌려 보기 전까지는 부작용을 알 수 없기 때문이다.

이 코드가 나중에 어디서 또 어떻게 쓰일지 알 수 없는 관계로, 결국은 tmpnam을 감싸는 함수를 만들어야 했다. 얘의 몸체는 #if _MSC_VER >= 1900 이냐 아니냐로 구분해서 어느 VC++에서나 동일한 결과가 나오게 조치를 취했다.
귀찮은 일을 겪긴 했지만 임시 파일이라는 건 십중팔구 전용 임시 디렉터리에다 잠시 만들었다가 지우는 게 바람직하다. 임시 파일과 임시 디렉터리는 마치 바늘과 실처럼, 정수 나눗셈에서 몫과 나머지만큼이나 서로 따라다니는 명칭인 셈이다. 그러니 VC++ 2015에서의 변화는 궁극적으로는 긍정적인 변화이다.

프로그램을 개발하다 보면 임시 파일을 만들어야 할 때가 있다. 하긴, 옛날에 컴퓨터에 메모리가 아주 부족하던 시절에는 페이지 스왑 파일도 임시 파일의 범주에 들었는데 이건 아무래도 응용 프로그램 개발자가 직접 건드리는 파일은 아니다. 디렉터리 이름으로 TEMP라는 명칭을 본인이 최초로 본 게 아래아한글 2.0의 임시 파일 디렉터리였다.
디렉터리 트리 구조, 글꼴 캐시 파일 같은 건 없어도 실행에 지장은 없지만 그래도 반영구적으로 보관하고 참조하라고 만들어진 임시 파일이라는 점에서 성격과 용도가 약간 다르다.

이 정도로 저수준 시스템스러운 것이 아니더라도 특정 API나 기능에 접근하기 위해서, 입력 데이터를 반드시 파일 형태로 줘야 할 때 임시 파일을 만들게 된다. <날개셋> 한글 입력기의 경우 내부적으로 <날개셋> 변환기를 잠시 호출해서 구버전 입력 설정 파일을 변환할 때, 키보드 드라이버 관련 레지스트리 값을 변경하기 위해 레지스트리 편집기를 호출할 때 이런 테크닉을 쓴다.

tmpnam 같은 C 표준 함수 말고 운영체제 API에도 임시 파일과 디렉터리 이름을 얻어 오는 함수가 존재한다.
먼저 디렉터리는... 무슨 C:\asfa\zfdaaf 이렇게 무슨 악성 코드마냥 임의로 생성해서 쓰는 건 아니고, '내 문서', 'Program Files'처럼 임시 파일들의 생성과 보관을 위한 known 위치가 각 사용자 계정별로 따로 있다. GetTempPath 함수를 호출하면 이 위치를 얻어 올 수 있다. 하긴, 사용자 계정이라는 개념이 없던 시절엔 위치가 무슨 시스템 디렉터리처럼 쿨하게 Windows\temp이긴 했었다.

임시 디렉터리는 모든 프로그램들이 한데 공유하는 일종의 공공장소이다. 그래서 임시 파일을 많이 생성하는 프로그램이라면 그 디렉터리 밑에다가 자기 회사나 제품명으로 디렉터리를 또 만들어서 거기에다 파일을 저장하기도 한다. 그 정도로 복잡한 일을 하는 프로그램이 얼마나 될지는 모르겠지만 말이다. 참고로 <날개셋> 한글 입력기는 일부 기능에서 끽해야 파일 하나만 달랑 만들었다가 곧장 지우며, 임시 파일의 생존 주기가 함수 하나의 실행 주기를 벗어나지 않는다.

그럼 디렉터리 다음으로 파일 이름을 구체적으로 어떻게 지을지가 문제로 남는다. 무작위하게 이름을 붙이되, 그게 이미 있는 파일과 겹치지 않는다는 게 보장되어야 한다. 굳이 다른 프로그램이 아니어도 나 자신도 여러 인스턴스 형태로 동시에 실행될 수 있기 때문이다.
그렇기 때문에 임시 파일의 이름은 "자기 고유 명칭 + 숫자"의 형태로 붙곤 한다. 그래서 이 이름의 파일이 이미 존재하면 중복이 없을 때까지 숫자를 1식 증가시켜서 다시 시도한다.

GetTempFileName 함수가 정확하게 이런 일을 한다. 본인은 이 함수의 존재를 알기 전에 저 알고리즘을 수동으로 구현해서 임시 파일 이름을 생성했는데, 나중에 전용 함수에 대해 알게 되자 적지 않게 놀랐다.
이 함수는 '자기 고유 명칭'에 해당하는 접두사를 딱 세 글자 길이까지 받는다. 그 뒤 번호를 인자로 받는데, 유니크한 임시 파일 이름을 생성하는 게 목적이라면 번호는 그냥 0으로 주면 된다. 그러면 생성된 번호를 리턴값으로 돌려주며, 그 이름의 텅 빈 0바이트 파일을 실제로 생성도 해서 '찜'해 준다. 파일 이름을 얻고 파일을 여는 그 짧은 순간에도 혹시나 다른 프로세스나 스레드가 이 이름을 새치기로 찜하지 못하게 하기 위해서이다. 철두철미한 놈..;;

혹시 한 프로그램이 생성해 놓은 임시 파일을 다른 프로그램이 참조해야 한다면 참조하는 프로그램에다가 저 무작위하게 생성된 번호만 전해 주면 된다. 그럼 거기서는 GetTempFileName에다 동일한 접두사와 동일한 디렉터리를 넘기되, 번호는 0이 아니라 외부로부터 받은 그 값을 주면 그 임시 파일의 전체 경로와 이름을 얻을 수 있다.

지금도 어느 컴퓨터에서든 Users\계정명\AppData\Local|Temp 디렉터리에 가 보면 수백· 수천 개의 정체를 알 수 없는 임시 파일들을 볼 수 있다. 특히 "3글자 + 4자리 16진수.tmp"인 파일들은 100% GetTempFileName 함수에 의해 작명된 파일이다. 심지어 Visual C++도 실행해서 프로젝트를 열어 놓은 중에는 edgXXXX.tmp라는 수십 MB에 달하는 임시 파일을 여기에다 만들어서 사용하더라. 저건 Edison Design Group의 이니셜이니 인텔리센스 컴파일러가 사용하는 듯. IDE를 종료하면 물론 지워지고 없어진다.

GetTempFileName는 임시 파일 이름을 생성하는 것과 이미 생성된 명칭을 얻는 것이 모두 가능하며 나름 편리하게 잘 만들어져 있긴 하다. 다만, 파일의 확장자 지정이 안 되고 언제나 tmp로 고정되는 건 약간 불편하다.
(1) 임시 파일을 이름을 무작위 생성해서 파일도 새로 생성하기 또는 (2) 이미 있는 파일을 이름부터 id로부터 얻어 와서 열기 이건 일종의 정형화된 패턴이 있어서 본인은 클래스를 만들어서 사용하고 있다.

이 클래스의 소멸자는 임시 파일을 삭제도 해 준다. 임시 파일의 처리가 별도의 스레드에서 행해진다면 클래스 개체를 스택이 아닌 heap에다 new로 선언해서 개체의 delete 처리를 스레드 함수에게 시키면 된다. 뭐, 별도의 프로세스라면 내가 delete를 해서는 안 될 것이고.
삭제를 제대로 안 해 주면 이것도 일종의 메모리 leak 같은 부작용을 야기할 것이다. 시간이 흐를수록 임시 파일 디렉터리는 수천 개의 쓰레기들이 쌓여서 난장판이 될 테니 말이다. 요즘이야 하드디스크가 용량이 워낙 방대하니 디스크 용량 고갈보다는 파일 관리 성능· 효율 저하 문제가 더 크게 와 닿을 것으로 보인다.

이상. 이렇듯, 디스크의 파일은 메모리와는 달리 기록 효과가 영구적이며, 모든 프로세스에서 32/64비트도 가리지 않고 동일하게 공유 가능하기 때문에 프로세스 간의 데이터 공유와 통신 수단으로도 쓰일 수 있다.
단, 프로세스 사이의 통신 수단으로는 WM_COPYDATA라는 아주 유용한 물건도 있다. 그렇기 때문에 두 프로그램이 모두 윈도우를 생성해 있고 그 창의 주소를 알고 있다면 굳이 임시 파일을 만들었다가 지울 필요 없이 메시지만 주고받아도 된다.

<날개셋> 편집기와 입력 패드는 자기 프로그램이 중복 실행되었을 때 자기가 받아서 갖고 있던 명령줄을 기존 인스턴스에다가 넘겨 주기만 하고 자신은 실행을 종료하는 기능이 있다. 파일을 여는 등의 작업 요청은 기존 인스턴스가 받아서 대신 수행하게 된다. 예전에는 커스텀 메시지 + 임시 파일을 이용해서 명령줄을 전달했으나, 근래에는 훨씬 더 간편한 WM_COPYDATA 기반으로 구현 형태를 변경했다. 왜 진작부터 이 메시지를 안 썼나 모르겠다.

단, 명령줄을 자신의 타 인스턴스로 전달할 때 주의해야 할 점이 있다. 사용자가 명령줄로 전달하는 건 대체로 파일과 경로이다. 이게 절대경로인 경우는 흔치 않으니, 나의 current directory도 같이 전해서 저 경로가 무엇에 대한 상대경로인지를 알 수 있게 해야 한다. 안 그러면 내 쪽에서는 찾을 수 있는 파일을 명령줄을 받는 기존 인스턴스에서는 못 찾게 될 수도 있다. current directory는 프로세스 단위로 고유하게 갖고 있는 상태 정보이다.

Posted by 사무엘

2017/03/30 08:39 2017/03/30 08:39
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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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