김 용묵의 절대공간 - 블로그

윈도우 운영체제에는 MDI (Multiple Document Interface)라는 규격이 존재하여, 한 응용 프로그램이 메모리가 허용하는 한 여러 파일 내지 문서를 한꺼번에 다루는 걸 수월하게 해 줬다. MDI 프로그램에는 '창'이라는 메뉴가 존재한다.
과거에 도스용 아래아한글이 기껏해야 겨우 두 개의 문서만 동시에 열 수 있었던 것에 비하면 이건 아주 획기적인 개념이 아닐 수 없었다. MDI는 무려 윈도우 3.x는 말할 것도 없고 원래 2.x 때부터 존재한 개념이라고 한다.

그래서 나만의 작업 문서라는 개념이 있고(스프레드 시트, 그래픽, 워드 프로세서 등등), 좀 규모가 있다 싶은 업무용 프로그램이라면 예외 없이 MDI 방식으로 만들어졌다. 그리고 본인이 개발한 <날개셋> 편집기 프로그램도 1.0 시절부터 MDI였다. ^^
프로그램 자체를 중복 실행하지 않고 한 프로그램 안에서 여러 문서를 동시에 열 수 있는 것은 작업 생산성 면에서 매우 바람직하고 시스템 자원 사용 효율면에서도 좋기 때문이다. (한 번에 소스 코드를 하나만 열 수 있는 에디터로 대규모 프로그래밍 작업을 해 보면 어떨까? -_-)

물론, 윈도우 운영체제가 제공하는 액세서리 프로그램들은 그 정도의 근성은 없는 그냥 말 그대로 액세서리에 불과하기 때문에 MDI 프로그램을 찾아볼 수 없다. 마치 워드패드나 그림판처럼 말이다.
하지만 과거 윈도우 3.x 시절에는 운영체제(?)의 쉘이요 간판 프로그램이라 할 수 있는 '프로그램 관리자'가 딱 MDI 프로그램이었다.

이 MDI 방식에 대해서는 비판도 많았다. 그 자체가 사실 등장한 지 20년 가까이 된 너무 구닥다리 인터페이스이도 하고.. 특히 Aero가 적용된 윈도우 비스타에서도 MDI 창들은 여전히 전혀 세련되지 못한 밋밋한 모양이다.
그래서 요즘은 프로그램 안에 또 여러 창이 타일처럼 더덕더덕 겹쳐 있는 모습 자체를 안 보이려고 하는 게 대세이다. 그 대안으로 각광받고 있는 건 탭 인터페이스이다.

이런 추세는 MS의 주력 상품인 오피스에서도 바로 나타났다. 그것도 꽤 오래 전부터 말이다.
워드의 경우, 아예 10년 전 오피스 2000부터 MDI 방식을 버렸다. 그냥 모든 문서마다 응용 프로그램 프레임이 따로따로 붙어서 '창' 메뉴만 있을 뿐 SDI 프로그램을 여러 개 실행한 것처럼 동작한다.
마치 윈도우용 아래아한글처럼 말이다. 특이하게도 오피스 제품들 중, 워드만 유일하게 그렇게 따로 놀고 있다.

엑셀은 그래도 좀 전통적인 스타일을 유지하고 있다. MDI스러운 메뉴를 볼 수 있으며, 여러 문서 창들을 응용 프로그램 창 내부에다가 덕지덕지 배열할 수 있다. 엑셀은 표 형태로 된 각종 수치와 데이터를 처리하는 프로그램이지 않던가? 당연히 그런 식으로 한 화면에서 여러 파일을 대조할 수 있어야 한다.

하지만 파워포인트는 성격이 좀 다르다. 큼직한 화면 전체에다가 슬라이드 그림을 놓고, 그 곁엔 다른 슬라이드들 썸네일과 슬라이드 노트를 작성하는 공간이 들어가기 때문에 근본적으로 화면이 많이 필요하다.
즉, 파워포인트 슬라이드의 작업 화면은 엑셀 워크시트와 같은 MDI 식 덕지덕지 타일 배열 자체가 무의미하다. 그래서 파워포인트는 워드가 아닌 MDI 형태임에도 불구하고 MDI 메뉴를 갖추고 있지 않으며, 문서 창은 언제나 최대화되어 있다고 가정하고 동작한다. 굳이 최대화 상태를 해제려면 계단식 배열 같은 별도의 명령을 직접 내려 줘야 한다.

끝으로 데이터베이스 프로그램인 엑세스는 한 프로그램이 한 데이터베이스만 열 수 있고, 그 데이터베이스 안에 있는 각종 테이블, 쿼리, 모듈 등을 MDI 형태로 여럿 열어볼 수 있는 형태이다. 이런 점에서는 엑셀처럼 매우 MDI스러운 UI를 유지하고 있는 셈인데, UI 기반이 엑셀과는 다르다 보니 각 창에 대한 시스템 메뉴도 갖추고 있고, MDI 배경색이 엑셀이나 파워포인트의 배경색보다는 짙다. 또한 View 탭이 따로 없으며, 창과 관련된 메뉴가 Home 탭에 같이 들어있다.

이렇듯, MS 오피스의 주축을 이루고 있으며 2007부터 리본 UI가 첫 적용된 워드, 엑셀, 파워포인트, 액세스의 UI 형태는 다 조금씩 차이가 있다는 사실이 흥미롭다. 참고로, 엑셀이나 파워포인트는 워드처럼 매 문서창이 완전히 제각각 따로이지 않음에도 불구하고, 매 문서마다 운영체제의 작업 표시줄(Taskbar)에 제목이 마치 별개의 프로그램처럼 추가된다. 이 역시 2000부터 그렇게 되었는데, 무척 특이한 점이 아닐 수 없다.

MDI에 대해 끝으로 생각해 볼 점은, 웹브라우저나 파일 관리 유틸리티가 MDI 형태로 개발되고 있지 않다는 것.
이들은 분명 한 프로그램이 여러 창을 취급할 수는 있어야 하지만, 문서라는 개념을 다루는 프로그램이 아니라는 것이 독특하다.

Posted by 사무엘

※ CreateFont

받는 인자가 무려 14개나 되어, Win32 API 전체를 통틀어 손꼽힐 정도로 받아들이는 인자가 많다. MSDN 레퍼런스 없이는 함부로 꺼내 쓰지도 못한다.
그렇다고 해서 딱히 포인터를 전달한다거나, 결과값을 받는다거나 하는 것도 아니고 인자들은 다 단순한 int 아니면 문자열들이다. 이 값들을 LOGFONT라는 구조체에다 담아서 한꺼번에 전달하는 CreateFontIndirect라는 함수가 별도로 있기도 하다.

하지만 실제로 쓰이는 인자는 글꼴 이름과 크기(가중치 100), 그리고 아주 가끔 빌드/이탤릭 여부(가중치 20) 정도가 진짜 전부이다.
전문적인 워드/그래픽 프로그램이 아니고서야 장평값이 다르다거나 기울여진 상태로 글자를 찍을 일이 있기나 할까? 운영체제가 기본으로 지정한 퀄리티(안티앨리어싱 여부) 말고 다른 걸 지정할 일도 거의 없기는 마찬가지. 좀더 간단한 형태의 함수가 있었으면 좋겠다. MFC의 CFont::CreatePointFont()처럼 말이다.

※ CreateProcess

인자 개수 10개. 프로그램을 실행하는, 좀더 정확히 말하면 프로세스를 생성해 주는 가장 저수준 함수이다.
실생활에서는 파일 이름과 매개변수(가중치 100)만 있으면 거의 다 통용되고, 거기에다 초기 시작 디렉터리와 윈도우 초기 배치 방식을 나타내는 SW_* 값 정도만 있으면 될 것이다(가중치 20).

하지만 이 함수 역시 사용하기는 무진장 까다롭다. 파일 경로를 나타내는 버퍼는 read only여서는 안 되고 write 가능한 영역에 있어야 한다. 운영체제가 이 문자열을 그대로 strtok 스타일로 tokenize를 했다가 다시 원래 형태로 되돌려 주기 때문이다. null 문자를 잠시 삽입하므로 이는 버퍼를 수정하는 행위임.
디버거 붙일지 여부, 각종 보안 설정, 환경 변수 값, 심지어 멀티모니터 환경에서 프로그램을 초기에 띄울 모니터 위치 등등.. 별별 정보를 다 지정 가능하기 때문이다.

게다가 리턴값으로는 새로 생긴 프로세스 및 스레드의 식별자와 핸들 같은 것도 돌아오는데, 그 핸들은 이 함수를 호출한 프로세스가 알아서 Close 해 줘야 된다. 여간 손이 많이 가는 게 아니다.
MS는 프로그램을 실행할 때 16비트 시절의 잔재인 WinExec 함수를 사용하지 말고 이 함수를 사용할 것을 권하나, WinExec의 간편함(달랑 명령줄과 윈도우 배치 방식만 넘겨주면 됨!)의 유혹을 뿌리치기는 쉽지 않을 것이다. 사실 WinExec도 이제는 내부적으로 CreateProcess를 호출하는 방식으로 실행된다.

※ CreateFile

인자 개수 7개. C 표준 함수에 있는 fopen처럼 파일 이름과 용도(많지도 않다. 읽기 아니면 신규 생성)만 있었으면 좋겠지만, 역시 운영체제 API이다 보니 보안 관련, 파일 공유 여부 같은 잡다한 정보들이 엄청 많이 들어간다. 파일을 그저 문서의 열기/저장 기능 구현 용도로나 쓴다면 대부분의 세부 옵션들은 필요하지 없으며, 그냥 디폴트만 넘겨 주면 된다.
사실 이 함수는 디스크 상의 파일뿐만 아니라 파일의 형태로 표현 가능한 각종 운영체제 오브젝트들을 생성할 수도 있는 상당히 다재다능한 녀석이다. 피타고라스는 세상만물이 수라고 말했다면, 유닉스에서는 모든 게 파일이라고 한다. 윈도우 운영체제도 그런 철학이 아주 없지는 않다.

※ GetOpenFileName

우리에게 친근한 파일 열기 대화상자를 꺼내 주는 함수. 이제 얘는 인자로 일일이 입력 정보를 받는 방식을 애초부터 포기하고, 대신 크고 아름다운 구조체만을 받는 형태이다. C++로는 응당 클래스를 만들어 쓴다. MFC의 CFileDialog처럼.

하지만 실제로 자주 쓰이는 정보는 열기/저장 여부, 시작 디렉터리, 파일 포맷 필터 말고 있나? (가중치 100)
거기에다가 아주 가끔씩 파일 복수 선택 여부라든가 '읽기 전용으로 열기' 같은 자잘한 옵션만.. (가중치 30)
이렇게 굳이 구조체 만들 필요 없이 간단하게 실행이 끝나는 함수도 좀 있었으면 좋겠다는 생각을 꽤 자주 하곤 했다.

※ TaskDialogIndirect

너무나 클래식한 API인 MessageBox 함수를 대체하는 새로운 UI 대화상자 함수로, 윈도우 비스타에서 처음으로 추가된 걸로 잘 알려져 있다.
다른 건 '메시지 박스' 그대로 쓰면 되는데 "다음부터 이 메시지 표시하지 않음" 체크 같은 딱.. 2% 아쉬운 면모만 보충하고 싶을 때... 이 함수가 가히 구세주이다. 참고로 이 함수를 쓰려면 공용 컨트롤 6.0 매니페스트가 필수라는 걸 잊지 말자.

물론 얘는 TaskDialog와 TaskDialogIndirect로 아예 두 버전으로 나뉘어 있고, 쓸데없이 괜히 함수 프로토타입만 복잡한 게 아니라 진짜로 사용자가 실제로 쓸 수 있는 기능이 엄청 많은 게 맞다. 최근에 만들어진 만큼 API를 비교적 잘 설계했다는 생각이 든다. 하지만 정확하게 기억은 안 나는데 TaskDialog에는 정작 내가 꼭 써야 하는 customize 기능이 빠져 있어서 어쩔 수 없이 훨씬 더 복잡한 TaskDialogIndirect 함수만 써야 했던 것 같다. 그건 아쉬운 점.

대화상자의 제목, 큰 제목, 본문, 각 버튼의 모양, 링크, 라디오 상자 등등등...
이건 구조체가 아니라 아예 대화상자 생성 스크립트(XML 기반)를 받게 해도 이상할 게 없어 보인다.
최신 MFC에는 이 task dialog를 감싸는 클래스가 "당연히" 추가되어 있으며, 각종 상업용 GUI 패키지들에는 XP 이하 운영체제에다가도 task dialog를 자체 구현한 솔루션이 있기도 하다.

Posted by 사무엘

1.
병특 회사에서 근무하던 시절의 일이다.
그때 본인은 본업을 넘어-_-, ActiveX 컨트롤을 만들어 관리하던 적이 있었다.
(사용자들이 아무리 ActiveX 욕하고 우리나라가 무슨 MS 공화국이네 뭐네 하면서 까도, 일선 개발자들은 위에서 까라면 깔 수밖에 없다. 더구나 본인은 국방부 시계가 돌아가던 중! ^^;;; )
ActiveX는 내부에 플래시 UI를 하나 만들어서 플래시는 웹 상에서 사용자와 소통을 하고, ActiveX는 플래시와 소통을 하면서 플래시만으로 하기 힘든 네이티브 코드를 수행했다. 내가 왕년에 저런 일까지 했다니..

그런데 문제가 있었다. 정확하게는 기억이 안 나지만, ActiveX든 플래시든.. 뭔가 로컬에 있는 파일을 참조하는 건 아무 문제가 없었는데 웹에 있는 놈을 가져오는 건 아무 이유 없이 도무지 되지 않고 작동을 거부하는 것이었다.
먼 옛날 일이 됐으니 망정이지, 이것 때문에 당시 회사에 환멸을 느낄 정도로 좌절하고 삽질했었다. -_-;;

문제의 원인은 보안이었다. 그 당시 갓 출시된 플래시 7이던가 8이던가.. 하필 그때부터 보안 정책이 딱 바뀌어 플래시의 액션스크립트는 아무 웹에서나 정보를 덥석 가져오지 못하게 되었다.
그 반면, 내 로컬 컴퓨터의 ....\flash player\#security\flashplayertrust 이런 디렉터리에다가 configuration file을 만들어서 접근을 허용하는 웹 주소를 먼저 적어 줘야 하고, 플래시는 허용된 웹으로만 접근할 수 있다.
자세한 정보: http://kb2.adobe.com/cps/116/1165eb90.html

어쨌든 이것 때문에.. 가장 권한이 많고 강력한 ActiveX가 DllRegisterServer를 통해 등록될 때 저 flashplayertrust에다가 우리 플래시에 대한 정보를 덩달아 등록해 주고, 등록 해제될 때 그 정보를 삭제하도록 함으로써 문제는 일단락되었던 걸로 기억한다. ActiveX는 네이티브 코드인 관계로 파일, 레지스트리, 웹 등에 다 접근이 되고, 심지어 Win32 API를 직접 호출해서 뭐든 다 할 수 있으니.. 사기 유닛이다.

물론 오늘날은 다른 웹 표준과 RIA 기술도 풍부한데 저런 무식한 방법을 쓰는 건 곤란하다.
참고로 플래시에 전설의 flv 동영상이 추가된 게 그 무렵부터일 것이다. 유튜브가 그때 막 태동했으니 말이다. 플래시가 벡터 드로잉 애니메이션뿐만 아니라 일반 비디오 플레이어 분야도 섭렵하기 시작했으며, 덕분에 이제 인터넷으로 동영상 볼 때 ActiveX 설치를 요구하는 사이트는 개념 없다는 소리를 듣기 시작하게 됐다.

2.
안드로이드 어플 만들면서도 비슷한 경험을 했다. 아놔 다른 프로그램에서는 잘 되는 환경설정 변경이 왜 도대체 안 되고, 기껏 되더라도 왜 내가 바꾼 환경설정이 다른 곳에 도무지 적용이 안 되는지.. 함수 호출 결과는 성공인데.. 그 뒤 결과는 그냥 씹히고 있던 것이다.
하루를 삽질하고 났더니 원인은 역시 매니페스트 파일에다가 android.permission.WRITE_SETTINGS , android.permission.CHANGE_CONFIGURATION 요 따위 퍼미션 요청을 안 해 놨기 때문이었다.

3.
그동안 유닉스 계열 OS에 비해 권한이나 보안 같은 관념이 너무 약하던 윈도우도, 비스타부터는 그쪽으로 좀더 엄격해졌다.
잘 알다시피 사용자 계정 컨트롤(UAC)라는 게 추가됐으며, 프로그램을 관리자 권한으로 실행할 때와 그렇지 않을 때에 허용되는 권한의 차이가 매우 커졌다. 가령, 관리자 권한이 아니면 '내 문서' 말고 다른 디렉터리에다가는 파일을 제대로 만들지도 못한다.

그리고 이 프로그램이 요구하는 권한을 명시하는 게 가능해졌다.
아무 권한에서나 실행 가능한지, 무조건 관리자 모드에서 실행돼야 하는지 하는 걸 말이다.
지정은 EXE 내부의 매니페스트 XML에다가 하면 된다. 그 개념은 이미 윈도우 XP에서 시스템 DLL의 로딩 방식을 제어하기 위해 도입된 바 있으므로 새삼스러울 게 없다.
비주얼 C++ 2008부터는 링커 옵션에 이걸 바로 지정해 주는 게 추가됐다. 그 이전 버전에서는 사용자가 직접 xml 파일을 손으로 써서 링크해 주면 된다.

스크린 키보드처럼 장애인 Accessbility용 프로그램은 의외로 높은 보안 수준이 필요하다.
내가 받은 입력에 대한 결과를 시스템 모든 프로그램에다가 끼쳐야(키보드 입력 흉내) 하기 때문에
이런 프로그램은 별도의 인증을 거쳐야 운영체제가 그 정도의 권한을 허락하게 되어 있다.
그런 인증을 거치지 않은 "<날개셋> 입력 패드"는, 사용자가 직접 관리자 권한으로 실행해 주지 않으면,
자기보다 권한 등급이 높은 프로그램에다가는 글자 입력을 전달해 줄 수 없다.

글을 맺는 소감:
삽질해야 하는 게 싫다. -_-;;
지금 유닉스 명령어 익히느라 땀 뻘뻘 흘리는 걸 보면, 옛날에 지금보다 영어도 훨씬 더 못 하던 시절에 도스 명령은 어째 알아서 외웠는지 궁금하다.
지금 이놈의 안드로이드 때문에 삽질하는 걸 보면, 옛날에 윈도우 API는 어째 공부했는지 내가 생각해도 나 자신을 이해할 수 없다.
그때는 삽질을 삽질이라고 여기지 않고 전적으로 재미로 했기 때문에 프로그래밍에 재미를 붙일 수 있었던 것 같다.

Posted by 사무엘

1. 파일 대화상자라는 개념

윈도우 운영체제.. 사실 이뿐만이 아니라 플랫폼을 불문하고 현대적인 GUI 프레임워크들은
불러오기/저장하기(파일 선택) 기능을 공통 기능으로 제공한다.

어떤 형태로든 사용자가 작업하는 문서(데이터)를 파일로 읽고 쓰는 소프트웨어치고 이 기능을 안 쓰는 녀석은 없으므로, 이건 가히 필수 공통 기능이라 하기에 손색이 없다. 도스 시절에는 불러오기/저장하기 UI도 프로그래머가 제각각으로 직접 구현해야 했으니 얼마나 번거로웠는지 모른다. 이거 하나만 운영체제가 고수준 API를 제공해 줌으로써 응용 프로그램이 직접 FindFirstFile, FindNextFile 같은 파일 탐색 함수를 호출해야 할 일은 상당수 없어졌다.

물론 이것 말고도 색깔을 찍는 대화상자, 인쇄 대화상자 같은 것도 공통 대화상자에 속하며 운영체제가 제공해 주는 게 있다. 그리고 필요한 경우, 대화상자의 일부 요소나 동작 방식을 프로그래머가 자기 입맛에 맞게 customize하는 테크닉도 응당 제공된다.

2. 윈도우 운영체제의 파일 대화상자의 역사

윈도우 3.x의 파일 대화상자는 파일 목록과 디렉터리 목록이 리스트 박스의 형태로 좌우로 나란히 나오고, 그 아래에는 저장하거나 열려는 파일의 format 그리고 드라이브 목록이 콤보 박스의 형태로 나란히 나와 있었다. 드라이브-디렉터리-파일이라는 클래식한 형태에 충실한 디자인이라 하겠다. 가정에서는 네트웍이 아직 많이 생소하던 시절이었기 때문에, 네트웍 드라이브에 접근하기 위해서는 별도의 버튼을 눌러야 했다.

그러던 것이 윈도우 95/NT4에 와서는 크게 바뀌었다. 사실 윈도우 95부터는 쉘의 디자인의 근간이 싹 바뀌어 오늘날까지 이어져 오고 있다. 드라이브를 제공하는 장치간의 구분이 완화되었고, 가장 최상위 계층인 바탕 화면 아래로 내 컴퓨터, 휴지통 등등이 따르는 컨셉이 이때 도입된 것이다. 파일 리스트는 구닥다리 리스트 박스 대신, 소위 공용 컨트롤이라고 불리는 리스트뷰 컨트롤 기반으로 바뀌고 디렉터리와 드라이브는 폴더라는 개념으로 바뀌었다. 그리고 탐색기가 제공하는 쉘 기능(파일 복사, 붙여넣기, 삭제, 개명, 각종 우클릭 메뉴)은 파일 대화상자 내부에서도 그대로 쓸 수 있게 된 것 역시 큰 변화이다.

윈도우 98부터는 파일 대화상자의 크기 조절이 가능해졌다. 상당히 바람직한 변화이다.

윈도우 2000/ME부터는 파일 리스트 왼쪽에 바탕 화면, 내 문서 등 주요 폴더로 곧바로 이동하는 아이콘이 추가되었다(일명 favorite bar). 그리고 아마 이 무렵부터, 파일이나 디렉터리 이름의 처음 몇 자를 입력하면 자동 완성 후보가 뜨는 아주 편리한 기능이 생겼다.

이 구조가 윈도우 XP까지 이어지다가 비스타/7부터는 또 파일 대화상자가 싹 바뀌었다. 변화의 양상에 대해 한 마디로 요약하자면, 탐색기와의 경계가 더욱 모호해지고 좀더 "웹처럼"(webby) 바뀌었다. 웹 페이지 탐색하는 기분으로 내 컴퓨터의 폴더를 탐색하게 되었는데, 이는 IE4부터 MS에서 부르짖은 캐치프레이즈이기도 하다. 물론 탐색기와 IE의 완전 통합은 보안상의 이유로 인해 IE7부터는 좀 지양되었지만 말이다.

얼마나 바뀌었냐 하면, 파일 대화상자에도 웹브라우저처럼 "뒤로, 앞으로" 버튼이 생겼고, 검색란이 생겼다. 자주 쓰는 폴더 목록은 마치 인터넷 즐겨찾기처럼 뜨기 시작한 것이다. 그런 디자인이야 디자이너의 취향 나름이라 하지만, 기본 크기가 좀더 큼직해지고 마우스로 두세 단계의 폴더를 바로 건너뛰어 상위 단계로 갈 수 있어서 디렉터리 변경이 좀더 편해진 게 매우 좋다.

3. 과거 호환성

이렇게 운영체제가 버전업되면서 파일 대화상자의 디자인은 몇 차례 변화를 겪었다.
응용 프로그램이 아무 조작을 안 가하고 기계적으로 MSDN에 명시된 input과 output만 FM대로 잘 활용한다면, 파일 대화상자의 디테일은 응용 프로그램의 본질적인 동작에 전혀 영향을 끼치지 않는다. (당연한 말이지만)

그렇기 때문에 윈도우 비스타 이전에 개발된 프로그램이라 할지라도, 파일 대화상자 API만 곱게 쓴다면 비스타에서 실행했을 때 최신 디자인의 파일 대화상자가 뜬다. 이게 무슨 공용 컨트롤 매니페스트도 아니고, 최신 대화상자를 쓰기 위해서 응용 프로그램이 뭔가 조치를 취해야 할 필요는 없다.

그럼에도 불구하고 운영체제들은 옛날 버전 파일 대화상자들의 디자인도 갖고는 있다.
응용 프로그램이 파일 대화상자에다가 자신만의 컨트롤을 추가하고, 동작 방식을 제어하고 특정 컨트롤을 서브클래싱까지 하는 경우, 그 파일 대화상자의 디자인이 최신 운영체제에서 바뀌어 버린다면 동작 방식에 심각한 문제가 생길 수 있기 때문이다.

이미지 프로그램의 경우 열기 대화상자에다가는 그림 preview를 추가하기도 하고, 저장 대화상자에다가는 JPG로 저장할 경우 화질을 지정하는 추가 옵션을 대화상자에다 덧붙이곤 했다.
압축 유틸리티나 파일 변환 프로그램은 아예 파일 열기 대화상자에다가 자기네 동작 옵션을 한 보따리 가득 집어넣어 그걸로 프로그램 메인 화면을 만들기도 했다는 걸 알 필요가 있다.

최신 디자인을 적용할 수 없는 경우, 운영체제는 여전히 윈도우 2000이나 심지어 98(favorite bar까지 없어진) 스타일로 파일 대화상자를 출력해 준다.
특히 MFC를 써서 프로그램을 개발하는 경우 이 점을 매우 신경써야 한다. MFC는 프로그래머가 원하는 타이밍에 손쉽게 이벤트를 날려 주기 위해서.. 쉽게 말해 개발자의 편의를 위해서 윈도우에다가 온갖 보이지 않는 훅킹과 서브클래싱을 남발하는데, 이런 이유로 인해서 구형 버전의 비주얼 C++로 CFileDialog 클래스를 쓰면, 아무리 내가 customize를 하는 게 없어도 최신 운영체제에서 파일 대화상자가 최신 디자인으로 나오지 않는다!

까놓고 말해 본인이 개발한 <날개셋> 편집기의 열기 대화상자와, <날개셋> 타자연습의 연습글 추가 대화상자를 윈도우 비스타/7에서 살펴보기 바란다. 차이가 느껴질 것이다.
이런 이유로 인해, 최신 운영체제의 GUI 혜택을 입으려면 새로운 기능을 쓰는 게 없어도 개발툴도 최신으로 써야 하는 경우가 있다. 싫으면 MFC 클래스 쓰지 말고, 불편하더라도 GetOpenFileName처럼 윈도우 API를 직접 호출하든가 말이다. ^^

4. 파일 대화상자의 중복 개발

그런데 MS 오피스 제품들은 전통적으로 운영체제의 표준 API를 쓰지 않고, 무려 자기네가 따로 자체 개발한 파일 대화상자를 사용해 왔다. 가령, 운영체제의 표준 파일 대화상자는 윈도우 2000/ME대에 가서야 favorite bar가 추가된 반면, MS 오피스의 대화상자는 꽤 일찍부터.. 최소한 오피스 97 시절부터 그런 걸 갖추고 있었다.

이런 식으로 MS 내부에서 운영체제 GUI가 오피스 GUI를 뒤쫓아가는 양상은 일상적인 모습 같다. 하다못해 윈도우 3.1 시절에도 오피스가 자체 구현했던 도구모음줄(toolbar), 상황선(status bar), 은빛 3D 효과 대화상자, 프로퍼티 시트와 위저드 같은 게 95로 넘어가면서 운영체제 표준 GUI로 나중에야 편입되었다. 그러던 관행이 세월이 흘러 윈도우 7에서는 리본 인터페이스가 워드패드와 그림판에까지 적용되어 있다.

오피스 제품 중에서도 무려 1980년대부터 개발되어 온 워드와 엑셀은, 겉모습은 별 차이 안 나지만 사실 일반 대화상자들마저도 윈도우 운영체제의 표준 대화상자가 아니며 마치 아래아한글처럼 자체 구현 대화상자이다! 걔네들이 처음부터 아주 크로스 플랫폼으로 개발되어서 그런 건 아니고, 애초에 개발 컨셉이, 빈약한 운영체제의 기본 컴포넌트에 의존하지 않고 자기네 컴포넌트로 UI를 자체 구상하겠다는 방향이었던 것 같다. 그 부자 기업이 하고 싶은 걸 뭘 못 하겠는가?

90년대 이후부터 개발된 파워포인트나 액세스는 그런 수준까지는 아니지만 열기/저장 대화상자라든가 About 대화상자만은 여전히 MS 오피스 공용 라이브러리의 것을 사용해 왔다.
개발툴인 비주얼 스튜디오도 닷넷급부터는 MS 오피스의 GUI 엔진을 이어받고 있는 중이다. 순수 MFC만으로 MS 오피스 짝퉁 GUI을 구현했던 비주얼 C++ 5와 6의 계보는 흑역사가 된 지 오래.

그런데, 그러던 정책이 이제는 바뀌었다.
윈도우 비스타와 동일한 timeline에 개발된 제품인 비주얼 스튜디오 2008과 MS 오피스 2007부터는
놀랍게도 운영체제의 표준 파일 대화상자를 사용하며, 앞으로도 계속 그런 구도가 유지될 것이다!
비주얼 스튜디오 2005와 MS 오피스 2003은 그렇지 않다는 소리.

다만, 이건 비스타 이상에서 실행됐을 때에 한해서이다. 윈도우 XP에서 돌아가는 비주얼 스튜디오 2008이나 MS 오피스 2007은 여전히 자체 대화상자를 사용한다. -_-;; 이것도 무지 신기한 점임.

비스타부터는 이제 운영체제의 파일 대화상자도 기능이 매우 향상되었고 customize하는 수단도 충분히 깔끔해졌기 때문에 굳이 운영체제 따로, 오피스 따로 노선을 갈 필요를 느끼지 않게 되어 그렇게 바뀐 것 같다.
비스타에서는 비주얼 스튜디오 2005의 옛날식 파일 대화상자가 오히려 더 촌스럽게 느껴진다. ^^;;

Posted by 사무엘

그림을 보면 알겠지만 동일한 실험을
a. 윈도우 3.1+Win32s
b. 윈도우 9x
c. NT급 윈도우

에서 모두 해 봤다. (요즘 버전의 비주얼 C++로 그 구닥다리 Win32s에서도 동작하는 프로그램을 만들려면, 컴파일/링크 옵션을 상당히 특이하게 바꿔야 한다. ㄲㄲ)

Win32s의 한계를 절실히 느낄 수 있을 것이다.
CPU의 가상 메모리 기능을 적극 활용하여 각 프로세스마다 자신만의 주소 공간이 절대 보장되는 윈도우 NT에서는,
같은 프로그램은 아무리 동시에 여럿 실행하더라도 자기 주소가 0x400000으로 고정 불변임을 알 수 있다. 심지어 윈도우 9x조차도 그건 보장된다.

그러나 Win32s는 프로그램을 실행할 때마다 프로그램의 인스턴스 핸들이 제각각이며, 지역 변수와 전역 변수의 주소조차도 완전히 달라진다. 시스템의 모든 프로그램들이 단일 주소 공간을 공유한다는 게 바로 저런 의미인 것이다.

Win32s는 모든 메모리 주소가 0x80000000 위의 상위로 잡혀 있는 것도 매우 신기하다.
9x나 NT급 윈도우에서는 그런 주소는 사실상 커널에서나 볼 수 있기 때문이다.
16비트 운영체제에다 아주 특수한 임시방편으로 32비트를 구현한 Win32s의 동작 방식을 짐작케 한다.

또 하나 재미있는 차이를 발견할 수 있는 것은 인스턴스 핸들과 포인터와의 관계이다.
9x/NT에서는 인스턴스 내지 모듈 핸들이 곧 포인터이기 때문에, 0x400000 같은 값에 해당하는 메모리 주소를 들여다보면 EXE 파일이 통째로 로드된 흔적을 고스란히 찾을 수 있다. 즉 MZ 같은 EXE 헤더가 바로 나타난다는 뜻이다. 그리고 전역 변수의 주소는 역시 근처의 0x40????대로 잡힌 것을 볼 수 있다.

그러나 Win32s의 인스턴스 핸들은 포인터와 아무 관계가 없는 임의의 16비트 정수일 뿐이다. 이는 원래부터 포인터가 서로 아무 관계가 없던 16비트 윈도우의 인스턴스 핸들과 개념을 일치시키기 위한 조치로 보인다. 제아무리 32비트 프로그램이라 하더라도 16비트 운영체제 내부에서는 16비트 규모로 식별이 가능해야 하기 때문이다.

끝으로, 공유 메모리의 주소도 흥미로운 결과가 나와 있다. 오로지 윈도우 9x만이 세 프로그램이 가리키는 주소가 모두 일치해 있다.
이는 윈도우 9x만의 메모리 사용 방식 때문이다. 0x80000000~0xC0...에 해당하는 영역에다 모든 프로그램들이 공유하는 운영체제 시스템 DLL과 공유 메모리를 올려 놓는다. 즉, 이 영역은 윈도우 9x에서는 아무 프로그램이나 바로 접근할 수 있는 단일 주소 공간이나 마찬가지이기 때문에 어느 프로그램에서나 의미가 동일한 셈이다.

NT는 그렇지 않다. 비록 실질적으로 가리키는 물리 메모리는 동일한 위치인지 모르나 이를 가리키는 응용 프로그램의 주소는 완전히 제각각이다. 이렇게 하는 게 훨씬 더 안전하고 보안 관점에서도 유리하기 때문이다.

Win32s는 공유건 응용 프로그램의 코드건 데이터건 가리지 않고 무조건 0x80... 상위 메모리 주소가 뒤죽박죽으로 쓰이는데, 공유 메모리마저 9x와는 달리 제각각인 주소가 배당되는 건 좀 의외이다. 9x는 공유 메모리만 상위 메모리 주소가 쓰였고 NT는 보다시피 상위 메모리 주소가 전혀 등장하지 않는다. 사용자 계층과 커널 계층이 엄격하게 잘 분리되어 있음을 뜻한다.

※ 덧붙이는 말

1. 유니코드

일단 Win32s와 9x는 운영체제의 내부적으로는 유니코드 기반이 전혀 아니다. 그래도 9x는 GDI 계층 차원에서 유니코드 문자를 폰트로부터 인식하고 찍는 건 지원하며 98부터는 유니코드 IME 프로토콜까지도 지원한다. 그 반면 Win32s는 운영체제의 한계 때문에 그런 게 전혀 없다. 운영체제 차원에서 임의의 유니코드 문자를 출력할 방법이 없다는 뜻이다.
오늘날까지 살아남은 NT는 무려 1993년에 나온 3.1 버전부터 애초에 100% 유니코드 지원을 염두에 두고 16비트 wide string을 기본으로 설계했으니 과연 대인배. 물론 이렇게 하려면 메모리가 더 많이 필요하다.

9x는 TextOutW, ExtTextOutW, GetTextExtentPoint32W 같은 GDI 함수는 NT와 기능이 동일하다(비록 surrogate는 지원 안 하지만). 그리고 MessageBoxW도 지원한다. 에러 메시지 뱉고 죽는 최소한의 동작만은 유니코드 함수로도 가능하게 배려했다는 뜻이다.
이외에 리소스를 찾는 FindResourceExW, 명령 인자 옵션을 얻어오는 GetCommandLineW 같은 함수가 유니코드 버전도 간단히 구현돼 있다. 비록 문자열을 ansi 문자열로 변환해서 A 함수를 그냥 호출해 주는 수준이지만.

Win32s는 그런 거 없다. MessageBoxW도 지원하지 않으며, 오로지 WideCharToMultiByte(와 그 역함수) 처럼 문자열 변환 함수만 지원되고 나머지 W 함수는 전혀 지원되지 않는다.

2. GDI/User 계층의 32비트

NT는 순수한 32비트 운영체제인 반면 9x 계열은 아직 상당수의 코드가 16비트로 존재했다. 이런 이유로 인해 9x는 대표적으로 GDI의 좌표계가 16비트 크기로 제한되어 있었으며, NT는 GDI 함수의 실행이 실패했을 때 GetLastError() 에러값이 온 반면, 9x 계열은 그렇지 않은 경우가 많았다. 그 에러값은 32비트 코드 계층에서 설정되는 값이기 때문이다.

과거 16비트 윈도우(Win32s도 당연히 포함)에서는 어떤 GDI 오브젝트 자체와 그 오브젝트가 따로 동적으로 할당하는 메모리의 양이 모두 GDI 힙 64KB 내부에 매여 있었다면,
9x는 일단 할당 가능한 오브젝트의 개수는 64KB의 제약을 받으나 각 오브젝트가 추가로 할당하는 메모리는 ‘별도의 제약이 없는 32비트 범위’인 식으로 제한 조건이 완화된 경우가 많았다. 가령, 복잡한 path나 region 같은 경우 추가 메모리 사용량이 만만찮으리라 예상 가능하다.

제약이 완화되기는 했으나 그래도 9x는 공포의 ‘리소스 제한’이 여전했던 것이다. 리소스 퍼센티지를 아직 기억하시는 분 계시려나?
NT는 역시 애초부터 그런 개념이 없었다. 모든 게 자유로운 32비트 공간이고 지금은 64비트로 자연스럽게 확장되어 있기까지 하다. ^^;;

Posted by 사무엘

멀티태스킹 운영체제에는 한 주소 공간에 여러 프로그램들이 동시에 실행될 수 있다. 그렇기 때문에 그런 환경에서 동작하는 프로그램이라면 자기가 메모리의 어느 위치에 적재되는지를 신경써야 하며, 임의의 위치에 올라가더라도 잘 실행될 준비가 되어 있어야 한다.

과거 도스 시절에는 EXE말고 COM이라는 실행 파일이 있었는데, 이것은 최소한의 헤더 같은 것도 없고 코드와 데이터가 다 16비트 공간 안에 막혀 있으며(과거 메모리 모델로 치면 제일 작은 tiny와 동일), 메모리 주소도 고정 붙박이식이어서 오늘날의 컴퓨터 환경과는 도저히 어울릴 수 없는 과거 유물이 되어 있다.

윈도우 운영체제의 실행 파일이 사용하는 PE 포맷은 position dependent code 방식이다. 즉, preferred base라는 개념이 존재하여 자기는 32비트 주소 공간에서 어디에 적재되는 게 이상적인 경우라고 이미 가정하고 만들어져 있다는 뜻이다. 어떤 EXE나 DLL이 거기에 바로 적재가 가능하다면 가장 빠르고 좋지만, 만약 이 선호하는 주소에다 적재가 못 된다면 별도의 재배치 작업이 필요하다. 즉, 마치 퀵 정렬처럼 잘 될 때와 못 될 때의 성능 편차가 크며 일종의 모험이 동반된다는 뜻이다.

이는 유닉스의 shared library와는 다른 디자인이다. 그쪽은 이렇다할 preferred base 주소가 없으며, 코드 자체가 어느 메모리 주소에 적재되든 동일한 성능으로.. 하지만 딱히 최적의 성능을 발휘하지는 않는 구도로 동작한다. 일종의 힙 정렬이나 병합 정렬처럼 동작한다는 뜻.

윈도우 PE 포맷에는 실제로 실행되는 기계어 코드인 code 섹션도 있고 data라든가 리소스(rsrc)와 더불어 재배치 정보를 나타내는 섹션(reloc)도 있다. preferred base에서 동작하지 못할 때, 코드의 어느 부분을 쫙 수정해 주면 preferred base가 아닌 다른 지점을 기준으로 이 프로그램이 잘 돌아갈 수 있는지를 따로 기록해 놓은 것이다. 사실 이런 개념의 재배치 정보는 도스 EXE나 16비트 윈도우 EXE에도 있긴 했다.

그런데 32비트 윈도우 EXE만은(물론 64비트도 포함) 원칙상 이런 재배치 정보가 필요하지 않게 됐다. 32비트 환경부터는 모든 EXE들이 나만의 독립된 주소 공간을 가지기 때문에, preferred base가 무엇이든지에 무관하게 EXE는 무조건 내가 원하는 위치에 가장 먼저 적재되는 게 보장되기 때문이다.
그래서 통상 EXE들은 재배치 정보를 넣지 않는다. 필요가 없기 때문에, 넣지 않는 게 파일 크기를 줄이는 데도 도움이 되기 때문이다.

그럼에도 불구하고 재배치 정보가 필요한 경우는 다음과 같다.

1. EXE가 아닌 DLL은 반드시 필요하다. DLL은 다른 EXE의 밑에 붙어서 동작한다는 특성상 자신만의 주소 공간을 갖고 있지 않다. 나의 preferred base에 EXE라든가 다른 DLL이 이미 선점되어 있다면 응당 재배치가 필요하다. DLL은 그런 상황을 언제든지 대비해야 한다.

2. Win32s에서 돌아가는 32비트 프로그램이라면 EXE라도 재배치 정보가 반드시 있어야 한다. Win32s는 과거 윈도우 3.1에서 일부 32비트 프로그램을 구동하기 위해 제공되었던 일종의 운영체제 익스텐더로, 32비트 프로그램을 실행만 해 줄 뿐, 16비트 윈도우 3.1이 지니고 있던 시스템적인 한계는 그대로 답습하고 있다.
멀티스레딩을 지원하지 않으며 32비트까지 포함해 모든 EXE가 독립이 아니라 단일 주소 공간을 공유한다!
프로그램을 실행할 때마다 EXE의 핸들이 제각각인 값이 들어오며, 로딩도 preferred base에 정확하게 절대로 되지 않는다. 여기에 대해서는 추후 실험해 볼 예정.
실제로 테스트를 해 보면 핸들이 0x1xxx 이렇게 아주 작은 값으로 들어온다는 게 매우 흥미롭다. 윈도우 NT에서는 그렇게 낮은 주소는 아예 무조건 에러로 간주하는 반면, Win32s에는 그게 여전히 쓰인다는 소리이다. 포인터가 아니라 진짜로 다른 번호에 가깝다.

3. 비주얼 C++ 2008에서 추가된 '시작 주소 랜덤화' 기능을 사용하려면 재배치 정보가 필요하다.
보안을 위해 성능을 희생하듯, 윈도우 비스타부터는 PE 실행 파일도 일종의 position independent (과거의 dependent가 아닌) code처럼 써먹으려는 것 같다.
이 방식으로 빌드된 EXE는 운영체제가 일부러 EXE의 preferred base와는 다른 임의의 위치에다가 로딩을 해 준다. 즉, 이 EXE의 특정 지점의 코드나 데이터를 딱 맞춰 수정하는 프로그램이 제대로 동작하지 않게 위해서이다. (스타크로 치면 맵핵 같은 프로그램)

Posted by 사무엘

Posted by 사무엘

내 프로그램의 중복 실행 여부를 판단하려면? (물론 윈도우 프로그래밍 기준)

실행 직후에 자신만 식별할 수 있는 이름으로 커널 오브젝트를 만들어서, 이놈의 생성 여부로 판단하는 게 제일 무난하고 안전하다. 커널 오브젝트라 함은 메모리 맵드 파일, 뮤텍스, 이벤트 등 이름의 scope가 전역적인 어느 것이라도 될 수 있겠다.

다른 방법으로 중복 실행을 판단하는 방법은 크게 윈도우 아니면 파일로 식별하는 것으로 나뉘는데, 커널 오브젝트만치 완전하지는 못하다. 그 이유를 지금부터 설명하겠다.

※ 응용 프로그램이 생성한 윈도우로 판단하는 법

FindWindow 함수로 나만이 지정하는 윈도우 클래스 이름이나 윈도우 캡션 이름을 검색하여 그게 존재하면 그 윈도우로 포커스를 옮겨 버리고 나는 실행을 종료한다. 대개, 이미 존재하는 인스턴스로 포커스를 옮겨 주는 작업이 필요할 것이므로 윈도우로 검색하는 방법은 어지간해서는 상당히 간편하고 직관적이고 좋은 방법이긴 하다. 다만,

만약 MFC 같은 프레임워크로 프로그램을 개발하고 있었다면, 메인 윈도우의 클래스 이름을 나만의 명칭으로 변경하기 위해 PreCreateWindow 같은 함수를 번거롭게 오버라이드해야 한다.

또한 클래스 이름이 아니라 캡션 이름으로 검색하는 것은 어지간해서는 피해야 한다. 캡션 이름 검색은 모든 top-level 윈도우들에 WM_GETTEXT 메시지를 보내는 방법으로 행해지기 때문에 오버헤드가 클 뿐만 아니라, 이미 실행된 내 프로그램 윈도우가 작업 중이어서 응답을 안 하고 있다면 프로그램 실행이 의도대로 되지 않을 우려가 크다.

윈도우로 검색하는 방법은 근본적으로 큰 약점이 있다. 일반적으로 프로그램이 실행된 직후 로딩, 각종 초기화를 끝내어 메인 윈도우를 생성하기까지는 적지 않은 시간이 소요된다는 것이다. 커널 오브젝트를 생성하는 것처럼 즉시 생성되는 게 아니다. 그렇기 때문에 첫 인스턴스가 아직 메인 윈도우를 만들기 전에 사용자가 실수나 고의로 또 엔터를 눌러서 둘째 인스턴스까지 실행한 경우 여전히 프로그램이 두 개가 실행되어 버릴 수가 있다. 프로그램이 어떤 경우에도 절대로 두 인스턴스 이상이 실행돼서는 안 되는 중요한 프로그램인 경우 윈도우 검색의 결과에만 의존해서는 안 된다.

※ 파일 차원에서 판단하는 법

윈도우 3.1 시절에는 WinMain 함수의 둘째 인자인 hPrevInstance를 살펴보는 것만으로도 내 프로그램의 중복 인스턴스를 판단할 수 있었다.
32비트 이후의 운영체제에서는 인스턴스 핸들의 의미가 한 주소공간 안의 포인터로 완전히 바뀌어 버렸기 때문에, 주소공간 자체가 독립적인 프로세스를 식별할 수는 없게 되었다. 오로지 그 주소공간 안에 로드되어 있는 여러 DLL 같은 모듈들만 식별할 수 있다.

그 반면, 지금도 EXE 내지 DLL 내부에 공유 가능한 섹션을 따로 생성하여 여기에 중복 인스턴스와 관련된 정보를 간단하게 집어넣을 수도 있다. 즉,
#pragma data_seg()
#pragma comment(linker, "/Section:SHARED,RWS")
이런 지시문 안에다가 전역변수를 선언하면 그 변수는 운영체제의 가상 메모리 상으로 나의 모든 인스턴스들이 공유하게 된다는 뜻이다. 자세한 것은 MSDN 참고. 번거롭게 메모리 맵드 파일 API를 호출할 필요 없이 간단한 데이터 공유에는 이 방법이 굉장히 편리하다.

이렇게 파일 차원에서 식별하는 방법은 윈도우 차원에서 식별하는 방법이 잠재적으로 갖고 있는 부작용들이 전혀 없어서 좋으나, 말 그대로 파일에 전적으로 종속적이라는 큰 한계가 있다.
같은 EXE를 이름만 바꿔 복사해서 실행한 것은 중복 인스턴스로 전혀 판단하지 못한다는 것이다. 이 점이 매우 중요하며, 이는 대부분의 경우 원치 않는 결과일 것이다. 결국 실행 파일 그 자체가 아니라 그 실행 파일이 만들어 놓은 결과를 추적해서 중복 실행을 판단하는 접근 방식이 필요하게 된다.

Posted by 사무엘

꽤 희귀한 기회 덕분에,
한때 시대를 풍미했던 상업용 소프트웨어의 소스를 구경하게 됐습니다.

윈도우 3.1에서 돌아가는 녀석이었거든요.
저야 도스박스에다 윈도우 3.1 + 비주얼 C++ 1.5도 갖추고 있어서 이걸로 돌려도 되지만
32비트로 포팅을 해 보고 싶어서 최신 개발툴로 프로젝트를 만들고 빌드를 해 봤습니다.
당연히 바로 빌드는 안 되고 수백여 군데에서 에러가 나는데...
16비트 윈도우 코드의 특징을 한눈에 알 수 있었습니다.

1. precompiled header가 없었는지 매 소스 파일마다 <windows.h> 인클루드.

2. 말로만 듣던 far, huge 포인터의 압박. 메모리 모델별로 malloc이라든가 포인터를 다루는 함수도 따로 존재. _fmalloc 같은.

3. POINT 구조체. 옛날엔 POINT 구조체의 x,y 멤버가 16비트 크기였기 때문에 32비트 long 하나로 POINT를 나타내는 게 관행이었으며, 심지어 lParam *을 POINT *로 바로 캐스트하는 MAKEPOINT 같은 매크로까지 존재했습니다. 하지만 지금은 좌표계가 32비트로 커지고 이것 때문에 MoveTo, SetWindowOrg, SetViewportExt 같은 함수들은 모두 Ex가 붙은 형태로 프로토타입이 바뀌게 됐죠.

4. 옛날에는 핸들(HANDLE, HINSTANCE, HGDIOBJ, HWND 등등)은 전부 void *의 typedef였고, 아무 형변환 없이 마음대로 섞어 썼습니다. 이 폐해를 막으려고 지금은 STRICT(엄격한 타입 구분)라는 개념이 추가됐지만 어마어마한 분량의 레거시 코드를 컴파일시키려면 그 옵션을 꺼야 하죠.

5. WM_CTLCOLOR 메시지. 옛날에는 이 메시지 하나만 왔지만 지금은 WM_CTLCOLORBTN, DLG, EDIT, LISTBOX 등으로 세분화됐습니다. 다만, 16비트 관행을 물려받은 MFC는 여전히 OnCtlColor 라는 한 함수로 이 메시지들을 모두 처리합니다.

6. 멀건 윈도우 3.1 대화상자에다가 은빛 3차원 효과를 입혀 주는 ctl3d.dll과 교신을 하는 흔적. 그러고 보니 그때는 이런 효과가 지금의 공용 컨트롤 6.0 매니페스트 같은 그런 매개체였던 것 같습니다. MFC에도 CWinApp 클래스에 Enable3dControls 같은 멤버 함수가 있을 정도였는데, 이제는 완전히 deprecated로 처리되죠.

7. DLL도 아니고 EXE에 웬 export 속성이 지정된 함수? 그것도 __declspec(dllexport) 같은 지금 통용되는 문법으로 작성된 것도 아닙니다.
16비트 윈도우 EXE는 헥사 에디터로 들여다보면, 윈도우/대화상자 프로시저처럼 운영체제로부터 호출을 받는 콜백 함수들의 이름을 따로 name table에다 등재를 해 놓는 경우가 많더군요. 꼭 그렇게 할 필요는 없는데 왜 그러는지 궁금.. 디버깅 정보와 관련이 있는지, 아니면 속도를 높이려고 그러는지 이유는 모르겠습니다.

8. C++ 문법이 바뀌어서 옛날에는 허용되었으나 지금은 허용되지 않는 몇몇 문법들

맥이나 리눅스 같은 다른 플랫폼들은 도스 같은 극악의 호환성 발목은 없었겠지만, 16비트를 겪은 시절조차 전혀 없었는지가 문득 궁금해지네요.

참고로 저는 C/C++은 32비트 도스 익스텐더 환경에서(왓콤, DJGPP) 처음 시작했고 16비트는 거의 접한 적이 없는 세대입니다. ^^

Posted by 사무엘

컴퓨터 프로그램에서 뭔가 데이터를 저장할 기억 장소를 확보하는 방법은 크게 다음과 같은 세 가지이다.

먼저, 함수 안에서 선언하는 지역 변수이다. 지역 변수는 스택에다 할당되며, 그 함수와 사실상 일심 동체이기 때문에 거듭 실행되면 계속 스택을 점유하여 기억 장소도 계속 할당된다. 따라서 스레드 충돌 걱정을 할 필요도 없으며, scope을 벗어나면 소멸도 100% 자동으로 되기 때문에 memory leak가 생길 여지도 전혀 없다. 끼칠 수 있는 영향의 범위 자체가 가장 좁다.

그리고 전역/static 변수가 있다. 이들은 scope이 말 그대로 굉장히 정적이며, 프로그램 실행 기간 내내 살아 있고 프로세스 내부의 모든 스레드들이 공유한다. 잘 알다시피 static은 메모리에 저장되는 형태는 전역 변수와 완전히 같고, 접근성은 지역 변수와 같은 중간 존재이다.
이런 변수가 C++ 개체라면, 생성자나 소멸자 함수가 호출되어야 하는데 이는 main 함수의 실행을 전후하여 CRT 라이브러리가 알아서 해 준다.

마지막으로 heap에다 할당되는 동적 메모리가 있다. 이것은 가장 동적이고 자유로운 야생마 같은 형태의 메모리로, 프로그램 언어 차원에서 보장해 주는 scope이란 개념이 없다. 전적으로 프로그램이 양도 얼마든지 할당하고 아무 스레드에서나 해제 가능하다. 그 대신 C/C++에서 온갖 포인터 관련 버그, memory leak의 온상이 되는 존재이기도 하다.

그런데 멀티스레드 환경이 보편화하면서 첫째와 둘째의 또다른 형태의 중간에 속하는 scope이 필요해진 게 있으니, 바로 한 스레드 안에서만 global인 공간이다.
사실 표준 C 라이브러리조차도 멀티스레드 환경을 고려하지 않고 디자인되어 지금 문제되고 있는 요인들이 적지 않다.

함수의 실행 결과를 나타내는 에러 코드를 예전에는 그저 전역 변수 하나에만 집어넣으면 됐지만 멀티스레드 환경에서는 최소한 스레드마다 독립된 공간에 저장해야 한다.
strtok 함수는 예전에는 토큰 해석 위치를 그저 static 변수에다가 집어넣으면 됐지만, 이랬다가는 여러 스레드가 동시에 이 함수를 호출했을 때는 재앙을 각오하야 한다.
qsort 함수는 콜백 함수만 달랑 받지 콜백 함수에 따로 사용자가 지정한 데이터 따위를 넘겨 주지는 않는다. 결국 콜백 함수가 외부로부터 정렬 옵션 같은 걸 얻고자 한다면 전역 변수로부터 참고를 해야 하는데, 서로 다른 정렬 옵션으로 여러 스레드가 동시에 qsort를 호출하면 어떤 상황이 벌어지게 될까?

이런 기초적인 문제를 해결하기 위해 멀티스레드 운영체제는 thread local storage를 관리하는 기능을 제공한다. 윈도우 API에서는 TlsAlloc()으로 TLS 슬롯 번호를 하나 받아서 그 값을 전역 변수로 저장한다. (해제는 나중에 TlsFree()로) 그래서 TlsGetValue()와 TlsSetValue()에다가 아까 받은 TLS 슬롯을 넘겨줌으로써 machine word와 같은 크기의 정수/포인터 값을 읽고 쓰면 된다.

한 프로세스 안에서 동일한 슬롯 번호이지만, 이 함수를 호출하는 스레드가 무엇이냐에 따라 서로 제각기 독립된 값을 읽고 쓸 수 있음이 보장된다는 것이다. 스레드별로 공유해야 하는 값이 그냥 정수 하나라면 그 값을 바로 집어넣으면 되지만, 더 큰 영역의 메모리라면 따로 heap에다 할당한 메모리의 포인터를 집어넣으면 된다.

한 프로세스가 가질 수 있는 TLS 슬롯은 윈도우 95/NT4 시절에는 64개였다. 그러나 윈도우 2000/XP/비스타급에서는 수백, 1천 개가 넘어가도 괜찮게 바뀌었다. 나뿐만이 아니라 한 프로세스에 같이 로드되어 있는 다른 수십 개의 DLL들이 다 TLS 슬롯을 요청하기도 하기 때문에 TLS 슬롯 요청은 최소화하는 습관을 들여야 한다. TLS는 EXE보다도, 내가 생성하지 않은 스레드에 느닷없이 붙어서 돌아가야 하기도 하는 DLL을 만들 때 더욱 필요한 존재이다.

CRT 라이브러리의 DLL 에디션도 strtok 같은 함수를 구현하기 위해 TLS를 사용한다. 직전의 토큰 위치를 TLS 슬롯이 가리키고 있는 별도의 메모리에다 저장해 놓고 그때 그때 참고한다는 것이다.
또한 qsort처럼 콜백 함수가 사용할 데이터를 별도로 얻는 방법이 없는 함수를 사용하면서도 스레드 안전은 보장되게 코드를 짜야 할 때, 그 데이터를 TLS에다가 저장해 놓은 뒤 내가 짠 콜백 함수는 그 TLS를 사용하도록 만들 수도 있다.

TlsGet/SetValue()는 일종의 없는 scope을 새로 구현하는 함수이다. 그렇기 때문에 함수 실행 결과값을 기존 scope에 속하는 전역/지역 변수에다가 저장해 놓는다는 게 완전 무의미하다. 그러므로 콜백 함수가 TLS를 사용한다면 이 함수도 매번 무지막지한 빈도로 호출해야 한다. 따라서 이 함수는 다른 어떤 함수들보다도 성능에 초점을 맞춰 구현되어 있으며, 인자값의 검증을 거의 하지 않는다고 MSDN에 명시되어 있기도 하다.

물론 근본적으로 비주얼 스튜디오 2005에서 도입된 strtok_s는 TLS를 꺼낼 필요가 없이 토큰 위치를 아예 별도의 인자로 넘겨준 포인터에다 저장하도록 프로토타입이 바뀌어, 문자열을 중첩적으로 토큰화할 수도 있게 됐다.
그리고 qsort_s는 콜백 함수에다 넘겨줄 데이터를 별도로 같이 지정도 할 수 있다. 이렇게 하는 게 전역 변수급(TLS 포함) 메모리의 사용을 줄이고, 가능한 한 함수 인자와 지역 변수만 사용함으로써 모듈 사이의 독립성도 높이는 좋은 방법일 것이다.

DLL의 함수를 매번 LoadLibrary, GetProcAddress, FreeLibrary로 퍼 와서 쓰는 게 불편하기 때문에 import library가 존재하듯이, TLS도 비주얼 C++의 컴파일러 확장을 이용하여 좀더 쉽게 사용하는 방법이 있긴 하다. __declspec(thread)로 선언된 변수는 컴파일되는 바이너리의 내부에 .data, .text 처럼 섹션이 .tls라고 하나 더 생기고 거기에 보관된다. 하지만 이건 운영체제 관점에서 오버헤드가 굉장히 크고 옛날 운영체제에서는 동작하지 않기도 해서 잘 쓰이지 않는다.
#pragma data_seg로 섹션을 하나 더 만들어서 share 속성을 주어, 메모리 맵을 쓰지 않고 모든 프로세스에서 공유되는 메모리 영역을 만드는 것과 비슷한 차원인데, 물론 사용되는 기술 계층은 서로 차이가 있다.

우리가 다른 프로세스에서 멀티스레드로 동작하는 DLL을 만들고 있는데 우리 프로그램이 스레드마다 꽤 복잡한 C++ 오브젝트라든가(별도의 메모리 내지 리소스의 할당/해제가 필요한) 대용량 오브젝트를 운영해야 한다면 어떻게 해야 할까? TLS 슬롯에는 그 포인터밖에 집어넣을 수 없으며 메모리는 별도로 할당해야 한다. 그러나 디버거 쪽 훅을 설치하지 않는 이상 스레드의 생성, 소멸을 일일이 다 감시할 수는 없다. 그 대신 스레드마다 새로 생성된 TLS 슬롯의 초기값은 언제나 0임이 보장되기 때문에 오브젝트의 생성은 TlsGetValue의 값을 매번 검사하여 NULL일 때 하면 된다.

소멸은 약간 주의해야 한다. 프로세스의 실행 중에 스레드가 하나 실행이 끝났다면 DllMain에 DLL_THREAD_DETACH 통지가 오기 때문에 그때 우리 스레드 TLS 슬롯이 가리키는 포인터를 해제해 주면 되나, 문제는 모든 스레드의 소멸에 대해 일일이 이런 통지가 오지는 않는다는 것이다. primary thread의 실행이 종료됨으로써 DLL_PROCESS_DETACH 한 방으로 끝인 경우도 빈번하기 때문이다.

한 스레드가 여타 스레드의 모든 TLS 슬롯 값들을 enumerate하는 방법은 윈도우 API에 존재하지 않는다. 그렇기 때문에 각 스레드가 갖고 있는 포인터들은 별도의 전역 변수 링크드 리스트 같은 데에 별도로 관리하고 있다가 프로세스가 단번에 종료되면 이들을 한꺼번에 해제도 해 줘야 한다. 어차피 프로세스가 종료되는 마당에 memory leak 정도야 문제될 게 없지만, inter-process한 커널 오브젝트처럼 "cleanup"이 반드시 제때에 이루어져야 하는 자원도 있을 수 있기 때문이다.

물론 가장 이상적인 경우는 DLL을 만드는 우리가 매 스레드별로 Init 내지 Uninit 함수를 만들어서 우리 DLL을 사용하는 응용 프로그램이 스레드 실행의 시작과 종료를 알려 주는 것이다. 이렇게만 하면 모든 논란이 일축된다.

Posted by 사무엘