1. 성능과 알고리즘

(1) 현실의 퀵 정렬 알고리즘 구현체는 구간의 크기가 일정 기준 이하로 작아지면 그냥 O(n^2) 복잡도의 단순한 삽입 정렬로 대체하곤 한다. 그게 더 효율적이기 때문이다.

(2) 균형 잡힌 트리는 삽입, 탐색, 삭제가 모두 O(log n)의 복잡도로 되는 매우 유용한 자료구조이다. 그렇기 때문에 단순히 메모리 레벨의 set이나 map 컨테이너뿐만 아니라 파일 시스템이나 DB 같은 디스크 레벨에서도 쓰인다.
요즘 아무렇게나 DIR을 해도 파일 목록이 언제나 ABC 순으로 정렬되어 출력되는 이유는.. NTFS 파일 시스템이 내부적으로 이런 트리 구조를 사용하기 때문이다. (반면, 과거의 재래식 FAT는 연결 리스트 기반이어서 파일 목록의 정렬이 보장되지 않음)

단, 디스크 레벨에서는 단순한 이진 나무가 아니라, 이를 변형하여 한 노드에 딸린 자식이 좀 더 많은 B+ 같은 트리 구조가 쓰인다. 왜냐하면 디스크는 메모리보다 입출력 속도가 훨씬 더 느리며 랜덤 지점 탐색에 취약하기 때문이다.
그래서 한 노드 안에서 선형 검색을 좀 더 하더라도, 노드 하나를 탐색하고 읽는 횟수를 줄이는 게 더 이득이다. 다만, 이런 이념도 재래식 하드디스크가 아니라 플래시 메모리에서는 유효하지 않을 수 있다.

(3) 한 번에 한 스레드만 접근 가능해야 하는 코드가 있다면 보통 그 구간을 critical section이나 뮤텍스 따위로 둘러싼다.
그런데 이것도 "어? 다른 스레드가 이미 들어가 있네? 그럼 우리는 닥치고 바로 대기".. 이렇게 단순무식하게 하는 것보다,
loop을 돌면서 busy waiting, polling, spin lock을 n번만 더 시도해 보고 "그래도 여전히 다른 스레드가 나가지 않았으면 그때 대기 타자" 이런 유도리 전략이 좀 더 효율적일 때가 있다.

왜? 대기를 탔다가 깨어나는 작업 자체가 사용자 모드에서 커널 모드로 들어갔다가 나오는 것이며, 수천 사이클에 달하는 CPU 오버헤드를 요구하기 때문이다. 대기하고 있는 스레드는 CPU를 먹지 않지만, 대기 상태로 들어가거나 깨어나는 출입 과정은 공짜가 아닌 것이다.

더구나 요즘 컴퓨터는 코어가 여럿 있기 때문에 한 스레드에서 아주 잠깐 무식한 busy waiting을 하더라도 그게 타 스레드의 실행 성능에 영향을 주지 않는다. 그럴수록 대기 진입을 한 템포 늦춰서 신중하게 하는 게 가성비가 더 커진다.

일상 생활에다 비유하자면, 여러 잡다한 물건을 들고 있어서 무거운 채로 엘리베이터나 버스를 기다리는 것과 비슷하다. 이걸 바닥에 완전히 내려놓아 버렸다면 팔이 힘들지는 않지만, 그걸 다시 집어드는 것도 굉장히 번거로운 일이 된다. 그러니 버스나 엘리베이터가 수 초 안으로 금방 온다면 그냥 그 물건들을 들고 기다리고 있는 게 더 낫다.

이렇듯, 컴퓨터에서는 성능을 최대화하기 위해 한 방법만으로 만족하지 않고, 상황에 따라.. 특히 아주 제한된 문맥에서는 통상적으로 비효율적이라고 알려진 무식한 방법까지도 동원한다는 걸 알 수 있다. 스타로 치면 여러 유닛을 조합하는 것과 같다.

2. 자원의 회수

식물은 죽어서 말라 비틀어진 잎· 줄기나 썩은 열매 따위의 처리가 아주 간편한 축에 든다. 땅에 파묻기만 하면 거름이 되고 도로 자연으로 돌아가고 구성 물질이 회수된다.
뭐, 동물도 궁극적으로 그렇게 되기는 한다. 하지만 사체가 분해되는 과정이 식물보다 훨씬 더 더럽고 끔찍하고 더 오래 걸리는 편이다.

이런 물질의 순환은 뭔가.. 가상 머신에서 GC에 의해 자동 관리되는 메모리 같다는 생각이 들지 않는지?
본격적으로 물질의 메모리 누수가 문제되기 시작한 건 인류가 자연이 제대로 감당하지 못하는 플라스틱 같은 고분자 화합물을 만들어서 쓰기 시작하고부터이다. 그리고 반감기가 끔찍하게 긴 방사능 물질도 이런 범주에 든다고 볼 수 있겠다.

뭐, 썩지 않는 물질이 다 문제이고 골칫거리는 아니다. 수도관 같은 건 절대로 부식되거나 썩지 않는 재료로 만들어서 수백, 수천 년은 써야 할 테니 말이다.

3. 코드

(1) 우리나라의 모든 법조문들이 몽땅 github에 올라오고, 전체 개정 이력을 Show log 명령을 통해서 조회하고 싶다는 생각이 든다. 전철 노선도 같은 물건도 마찬가지이다.

(2) 대학교 컴터공학과 학부에서 시스템 프로그래밍 시간에 MIPS 어셈블리어 갖고 깨작깨작 실습하는 건.. 육사에서 승마나 백병전 총검술 잠깐 맛보기 하는 것과 정확하게 대응하지 싶다~ ㅋㅋㅋ
학교에서 뭔가 C/C++, Java, Python 같은 실용적인(?) 언어 말고 뭔가 비현실적인 언어를 다뤄 보는 게 이렇게 어셈블리어 같은 레거시 계열, 아니면 엄청나게 순수한 이론 이상을 추구하는 함수형 언어 계열.. 이렇게 둘로 나뉘는 듯하다.

(3) 자동차 취급설명서는 소스 코드 곳곳에 들어서 있는 조건부 컴파일의 완벽한 예시로 보인다. * 표시가 돼 있는 각종 선택사양들.. 그리고 악보의 음표 위에 붙은 각종 나타냄말? 스타카토, 스타카티시모 이런 건 매크로의 예시이다.
악보는 각종 반복과 분기가 복잡하게 꼬이면 흐름이 진짜로 어지간한 프로그램 코드처럼 바뀌기도 한다.

(4) 성경에서 '주의 책', '(어린양의) 생명책' 같은 상상 속의 거대한 책이 언급된 걸 보면.. 예수 믿는 컴터쟁이들은 하늘나라에 있는 거대한 데이터베이스와 DB 서버 정도는 떠올릴 수 있을 것 같다.
물론 인간이 만든 컴퓨터는 신의 주요 성품 중 하나인 '무한, 영원'이라는 걸 절대로 구현하지 못하는 물건이다. 그러니 DB 드립은 마치 "김 성모 스타일의 성경 이야기"만큼이나 그냥 웃자고 늘어놓는 말일 뿐이다.

(5) 요한복음의 마지막 구절인 "이 세상이라도 예수님의 행적을 기록한 책들을 다 담지 못할 것이다"는 정보량과 관련된 언급이다. 그리고 삼손의 수수께끼 놀이는 정보 보호· 보안과 관련된 통찰을 주는 이야기이다.

4. 자동과 수동

요즘 수동 변속기 차량을 몰 줄 아는 사람이 갈수록 드물어지듯, 컴터 업계도 C/C++처럼 메모리를 수동으로 관리하는 저급 언어를 제대로 다룰 줄 아는 사람이 갈수록 드물어지는 것 같다.
직장에서 부사수로 들어온 어린 신입 개발자에게 사수가 메모리 leak이라는 개념을 알려주는 게 굉장히 뜻밖이고 놀라워 보였다.

하긴, 공대 1학년의 기초 필수 프로그래밍 과목에서 가르치는 언어도 초창기엔 C/파스칼이다가 나중에 Java를 거쳐 지금은 파이썬이지 않은가. 프로그래밍을 위한 전산학적인 소양하고, C나 컴퓨터 특유의 지저분한 감각이랄까, 이 둘이 영역이 완전히 일치하지는 않기 때문이다.

고깃집의 경우, 직원이 알아서 고기를 다 썰고 구워 주는 곳은 자동 변속기-_- 같고, 손님이 직접 고기를 얹고 굽고 자르고 뒤집어야 하는 곳은 수동=_=;;에 해당된다. 후자보다는 전자가 아무래도 마음 편하게 고기를 먹을 수 있지만.. 인건비가 추가되어 고기값이 더 비쌀 것이다.

5. 전체 리셋

컴퓨터 시스템을 날리는 방법으로 sudo rm -rf 라든가=_= Windows의 레지스트리 날리기, 시스템 디렉터리 날리기 같은 게 있다.
운영체제가 아닌 DB에서는 delete * 내지 drop table 같은 파괴적인 쿼리가 있다. 손가락 까딱 잘못 건드려서 회사 재산과 관련된 DB를 날렸다간 짤리는 정도를 넘어 손해 배상 소송을 당할 수도 있을 것이다.

그런데 국가로 치면.. 헌법 제1조가 바뀌거나 날아가는 게 그런 급의 파괴적인 사건일 것이다. 헌정 체제가 쿠데타로 인해 싹 뒤집히거나, 아니면 전쟁에서 지기라도 해서 외적이 자국 행정부를 완전히 접수했을 때에나 있을 수 있는 일이다.

우리나라의 경우, 옛날에는 "대한민국은 민주공화국이다" 같은 몇몇 조항은 개헌조차 아예 영원히 불가능한 조항으로 못 박으려는 시도가 있었다. 컴퓨터로 치면 운영체제의 작동과 직접적인 관련이 있는 일부 시스템 파일을 절대 변조· 삭제할 수 없게 특수하게 보호하는 것과 비슷하다고 하겠다(업데이트 받을 때만 빼고).

하지만 법리적으로 볼 때 그렇게까지 할 필요는 없기 때문에 개헌 불가 조항 같은 건 과거의 해프닝으로 끝났다. 그리고 지금 6공화국 헌법은 그렇잖아도 개헌이 너무 어려운 형태가 된 감이 좀 있다.;; 과거에 널뛰기 하듯이 수시로 개헌하던 관행을 없애고 싶었던 심정은 이해가 가지만 지금은 그것 때문에 미래까지 발목이 잡힌 것 같다.

6. C++ export와 우주왕복선

2000년대 초에.. EDG 같은 일부 C++ 컴파일러 개발사에서는 희대의 흑역사 표준 기능이던 export를 구현하느라 상상을 초월하는 삽질을 했던 거랑,
NASA에서 2003년의 컬럼비아 우주왕복선 사고 이후에 이제는 우주왕복선을 띄울 때마다 옆에 구조용 예비 기체까지 같이 대기시키면서 정말 눈물겨운 삽질을 잠시 했던 것..
둘이 시기도 비슷하고 심상이 뭔가 묘하게 비슷하게 느껴진다.

전자는 지금까지 C++ 표준에 새로 추가되었던 복잡한 기능들과는 구현 난이도가 차원이 달랐다. 기존 언어 구조의 근간을 다 뒤엎어야 하는 헬 수준이었는데, 그렇다고 템플릿의 모듈화를 제대로 실현해 주는 것도 아니었다. 이건 정말 백해무익에 가까운 미친 짓이었다. 결국 export는 2010년대 C++11에서는 완전히 삭제되었다.

우주왕복선에다가 구조 미션까지 추가한 것 역시.. 셔틀 한 대에다가 사람을 11명이나 태우는 것(기존 승무원 7 + 구조 요원 4), 안 그래도 3대밖에 없는 셔틀을 매번 2대나 세팅해야 하는 것, 묘기에 가까운 어렵고 위험한 기동으로 조난 당한 셔틀에 접근해서 사람을 구조하는 것..
살인적인 비용 대비 사람을 살릴 가능성도 별로 없는 미친 짓이었다. 다행히 이 미션이 실전에서 쓰인 적은 없었으며, 우주왕복선 역시 C++11과 비슷한 시기인 2011년에 완전히 퇴역했다.

7. 나머지

(1) 생물은 번식할 때 동물과 식물을 막론하고 가까운 혈통끼리 교배하지 말고, 최대한 먼 촌수끼리 다양하게 섞여서 교배해야 유전병 없이 건강한 후세가 태어나고 안전하다고 여겨진다. 유전적 다양성이란 게 중요하다.
이런 걸 뭔가 숫자의 특성으로 표현하면 해시값의 충돌이 안 나는 것, 셸 정렬이 빠르게 수행되는 간격 수열을 구하는 것(무식하게 2^n에서 절반씩 줄이는 건 최악), 퀵 정렬의 pivot 중간값을 적절하게 잘 고르는 것에 대응하는 것 같다.

(2) 자동차나 자전거 운전하다가 상대방과 부딪칠 것 같아서 한쪽으로 피하는데..
골때리게도 상대방도 내가 피하는 방향과 같은 방향으로 피하고, 이 상황을 탈피하지 못해서 결국 부딪히는 경우가 있을 수 있다.
이런 게 머신러닝이나 방정식 근 찾기에다 비유하자면 처음에 시작점을 잘못 잡고 학습을 잘못 시켜서 최적해로 수렴을 못 하고 삼천포로 빠진 것과 비슷해 보이는 상황이다. 아니면 데드락을 극복하지 못했거나.;;.

(3) 옛날, 1955년쯤에 중공의 마오 주석께서는 하늘을 향해 삿대질을 하며 "저 새는 해로운 새.." 아니, "참새는 해로운 새"라고 교시하시였다는데..
1968년쯤에 네덜란드의 전산학자 다익스트라는 ACM 저널을 통해 "GOTO Considered Harmful".. 즉, 스파게티 코딩이 해롭다고 저격했었다. 오늘날은 저 두 말투가 모두 밈..처럼 쓰이고 있다. ㅋㅋㅋ

Posted by 사무엘

2022/07/11 08:35 2022/07/11 08:35
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1. 스마트포인터를 인식하지 못하는 버그

회사에서 이미 작성된 C++ 클래스 멤버 함수를 사용하고 싶어서 호출을 했는데.. 컴파일러인지 링커인지가 도무지 말귀를 알아듣질 못하고 unreferenced external symbol 링크 에러를 내뱉곤 했다. 매크로 치환, namespace 그 어떤 문제도 없는데 왜?
더 골때리는 건.. 같은 코드가 Windows에서 Visual C++은 아무 문제 없이 빌드되고, 안드로이드의 NDK 빌드 환경에서만 저런다는 것이었다.

그 함수는 첫째 인자의 타입이 FOO const&이었는데, FOO는 스마트 포인터 std::shared_ptr<BAR>의 typedef였다.
스마트 포인터를 왜 value로 전달하지 않고 또 레퍼런스로 전달했는지, 그 이유는 모르겠다. 이 코드를 처음에 내가 작성한 게 아니니까..

그런데 문제는 저 스마트 포인터를 그냥 날포인터 BAR*로 바꿔 주니까 링크 에러 없이 빌드가 됐으며, 프로그램도 양 플랫폼 다 별 문제 없이 돌아가기 시작했다는 것이다.
어느 경우건 -> 연산자를 쓰면 BAR 내용을 참조할 수 있으며, 몇몇 곳에서만 ptr 대신에 ptr.get()을 호출해 주면 됐다.

결국 이 문제의 원인은 안드로이드 쪽의 컴파일러 내지 링커의 버그이긴 한 것 같다. 하나만 고르라면 링커보다도 컴파일러의 문제인지도? 복잡한 type의 decoration string가 양쪽에서 서로 동일하게 생성되지 못했던 것으로 보인다.

2. 변수에도 extern "C" 구분이 필요한가

C++ 코드에서 다른 C 소스 파일에 정의된(C 소스로부터 빌드된 obj, lib도 포함) 함수를 참조해서 호출하려면.. 그 함수의 prototype이 extern "C" 형태로 선언되어야 한다.
C++은 오버로딩이라는 게 존재하기 때문에 C와 달리 함수를 이름만으로 유일하게 식별할 수 없으며, 인자들의 개수와 타입들도 명칭 decoration에 다 들어가야 하기 때문이다.

이건 상식 중의 상식이다. 그렇기 때문에 C언어 방식으로 만들어진 라이브러리는 헤더 파일이 중복 include guard뿐만 아니라

#ifdef __cplusplus
extern "C" {
#endif

(.....)

#ifdef __cplusplus
}
#endif

이렇게 관례적으로 감싸져 있기도 하다. C++ 코드에서 인클루드 되더라도 여기 함수들은 C++이 아닌 C 방식으로 링크 하라고 말이다.

그런데.. 난 함수뿐만 아니라 전역 변수도 이런 decoration 방식이 차이가 존재하며, 서로 일치해야 한다는 걸 요 근래에야 처음으로 알게 됐다.
C++이 C 코드에서 선언된 전역 변수를 참조하려면.. 역시 extern "C" int Global_in_C_code; 이렇게 해 줘야 된다. extern "C"를 생략하면 링크 에러가 난다..;;

헐 왜 그렇지..?? 변수는 언어 문법 차원에서 decoration이 전혀 필요해 보이지 않는데..?? Visual C++만 그런가?

그러고 보니 Visual C++은 함수를 C++ 형태로 decoration을 할 때 인자뿐만 아니라 리턴 타입까지 그 함수의 prototype의 모든 정보를 써 넣는다.
함수의 리턴 타입은 오버로딩 변별 요소가 아니기 때문에 "굳이 써 넣을 필요가 없음에도 불구하고" 그리한다는 것이다.

그런 것처럼 그냥 completeness 차원에서.. 나중에 미래에 혹시 필요할지도 모르니까 변수도 C++ 방식에서는 자신의 type까지 다 꼼꼼히 써 넣는 게 아닐까? 나로서는 이렇게밖에 생각되지 않는다.
예전에 C++에서는 const 전역 변수는 반드시 extern을 명시해 줘야 다른 번역 단위에서도 참조 가능해진다는 걸 알지 못해서 오랫동안 컴파일러/링커의 난독증을 의심하며 짜증 냈던 적이 있었는데.. 이것도 좀 비슷한 상황인 것 같다.

심지어 extern "C" 다음에 { }를 쳐서 C 방식의 외부 전역 변수 선언을 여러 개 하려면 중괄호 안에다가 extern을 또 써 줘야 된다. extern "C" { extern int x,y,z; } 처럼.

extern "C" { int x,y,z; }
이렇게 하면 x,y,z가 이 번역 단위 안에서 몸체가 직접 정의돼 버린다. 그렇기 때문에 unresolved symbol 대신, 명칭 중복 선언 충돌이라는 링크 에러가 날 수 있게 된다.

즉, 선언만 하고 마는 것은 중괄호와 함께 extern을 또 명시한 extern "C" { extern int x,y,z; } 이거 아니면..
그냥 extern "C" int x,y,z; 둘 중 한 형태라는 것이다. 어휴~ ㄲㄲㄲㄲ

3. 에러 안내

(1) 컴파일 에러는 컴파일러가 지적해 준 부분의 주변만 유심히 살펴보면 대체로 쉽게 해결 가능하다. 아주 복잡하게 꼬인 템플릿 코드에서 컴파일러가 뜬구름 잡는 난해한 소리만 늘어놓는다면 그건 상황이 다르지만, 그 정도로 극단적인 상황은 흔치 않다.
그 반면, 컴파일 에러보다 훨씬 더 무질서도가 높고 난해한 에러는 링커 에러일 것이다.

요즘 컴파일러는 명칭의 오타 때문에 에러가 나면 근처의 스펠링이 비슷한 변수· 함수를 제안까지 하면서 "혹시 이걸 의도하셨습니까?" / "혹시 뒤에 세미콜론을 빠뜨렸습니까?" 이런 안내를 할 정도로 똑똑해졌다.
링커도 "동일한 명칭이 C 방식으로는 존재하는데 혹시 extern "C"를 빠뜨렸습니까?" 정도의 유사 명칭 안내는 해 줘야 하지 않나 싶다.

(2) 아 하긴, C++ 템플릿은 그 자체만으로는 컴파일러가 문법 검사를 전혀 하지 않으며, 그 구조상 할 수도 없다.
템플릿에 인자가 주어져서 어떤 타입에 대한 실체가 생겼을 때에만 컴파일러가 그에 대한 코드를 생성할 수 있으며, 이때 비로소 문법 검사가 행해진다.

템플릿과 관련해서 발생하는 컴파일 에러는 뭔가.. 한 박자 다음에 발생한다는 점으로 인해 링커 에러처럼 더욱 난해한 구석이 있다.
템플릿 인자가 그 어떤 형태로 주어지더라도 무조건 발생할 수밖에 없는 컴파일 에러는 템플릿 자체의 코드만 보고도 컴파일러가 먼저 딱 잡아낼 수도 있으면 좋겠다만.. C++ 컴파일러 업계에서 그런 건 아직 신경을 안 쓰는가 보다. 메타프로그래밍이란 건 아무래도 추상화 수준이 높고 매우 난해한 기술이기도 하니 말이다.

4. 버전이 올라가면서 달라지는 C++ 컴파일러 동작

cmake라고 플랫폼별로 파편화돼 있는 개발툴 프로젝트/빌드 스크립트를 한데 통합해 주는 프로그램이 있다.
이건 분명 현실에서의 난해하고 복잡한 문제를 단순화시키고 해결하기 위해 만들어진 도구이겠지만.. 본인은 오픈소스나 크로스 플랫폼 같은 쪽으로는 인연이나 경험이 없다시피한 Windows 토박이에 Visual Studio 매니아이다 보니 얘를 다루는 게 참 난감하고 버겁게 느껴졌다.

회사에서 굉장한 구닥다리인 Visual Studio 2013을 오랫동안 쓰고 있어서 이걸 2019로 올리고, 플랫폼도 x86뿐만 아니라 x64도 추가하고 싶은데.. 그러려면 cmake 스크립트를 어떻게 바꿔야 하는지 알 길이 없었다.

나중에 알고 보니 cmake 자체도 버전업을 해야 했다. 그런데 VS가 2013이 없고 2019만 있을 때 발생하는 에러 메시지들이 그 근본 원인과는 전혀 관계 없는 엉뚱한 것들이어서 에러 메시지가 짚어 주는 부분만 뒤져서는 문제의 원인을 도무지 알 수 없었다.

cmake 따위 없이 Visual Studio 솔루션과 프로젝트 파일만 있었으면 이건 뭐 일도 아니었을 텐데 이런 것들이 cmake 스크립트가 좀 유연하지 못한 구석이 있는 것 같았다. 특정 Visual Studio 버전과 특정 타겟 아키텍처에 매인 비중이 크다. 뭐, 사실은 본인이 cmake 사용법을 잘 몰라서 삽질하는 것이겠지만..
cmake나 git 같은 빌드 관련 툴들은 학교에서 가르치기에는 너무 남사스럽고, 학원도 아니고.. 천상 스스로 독학하거나 직장에서 알음알음 배우는 수밖에 없나 모르겠다.

그리고 이렇게 컴파일러를 업글 하고 나면.. 기존 코드가 자잘하게 컴파일이 안 되는 부분이 꼭 발생하곤 한다. 그런 건 내 경험상.. C++이 갈수록 type safety가 강화되어서 더 까칠 엄격해지기 때문인 것 같다.
직장에서의 경험을 회고해 보자면, 이 클래스가 이 상태로는 vector, list, set 같은 컨테이너에 들어가지 않아서 에러가 나곤 했다. 2013에서는 됐는데 2019에서는 안 되는 것이다.

operator =의 인자가 T였던 것을 const T&로 바꾸고, 복사 생성자가 정의돼 있지 않던 것을 명시적으로 넣어 주고, 원래는 생성자에다가 U라는 타입 값을 넣으면 자동으로 형변환이 됐는데 이제는 되지 않아서 명시적으로 형변환을 하는 등.. 에러를 해결하는 방식이 다들 이런 식이었다.

Posted by 사무엘

2022/07/08 08:35 2022/07/08 08:35
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1. 포니, 봉고, 엑셀

국산차 중 현대 포니는 동급 배기량 중에서는 전무후무 유일하게 후륜구동이었던 승용차이다.
기아 봉고는 뒷바퀴가 트럭처럼 복륜 형태였던 유일한 소형 승합차이다.

봉고는 한때는 승합차 이름이었지만 지금은 트럭 이름으로만 남아 있다.
엑셀은 한때는 승용차 이름이었지만 지금은 스프레드시트 프로그램의 이름으로만 남아 있다. ㄲㄲㄲㄲㄲ
워드퍼펙, 로터스 1-2-3, dBASE 같은 업무용 프로그램들은 Windows 시대에 적응하지 못하고 도태되고 사라졌다.;;

2. 위험한 데이브

우한 괴질 덕분에 30여 년 전 초딩 시절에 했던 ‘위험한 데이브’ 게임에 새겨져 있던 이 알파벳 이니셜을 다시 주목하게 되는구나~!

사용자 삽입 이미지

(인터넷 좀 뒤져 보니, 저건 PC Arcade를 의도한 거였다고 한다.;;)

저 시절에(1990년경) PC용 게임들은 본격적으로 시작하기 전에 그래픽 모드를 CGA (4색), EGA (16색), VGA (256색) 중 하나 선택하는 게 관행이었다. 한번 선택한 뒤에는 변경할 수 없었고, 딱히 변경할 필요도 없었다.
그런데 저 데이브는 굉장히 이례적이게도, 게임 진행 중에 그래픽 모드를 자유자재로 변경할 수 있었다. 하던 게임을 중단하지 않고 말이다.

사용자 삽입 이미지
(게임 중에 F2를 누르면 언제든지 나타나는 환경설정 화면. 어라? 이미 PC-arcade라는 단어가 있었구나~!!)

그게 가능한 게임은 내가 아는 도스용 수백여 종의 게임 중에 진짜 쟤가 유일한 것 같다~! 신기하지 않은가?
비슷한 시기의 Windows 3.x만 해도 그래픽 모드, 색상, 해상도 따위를 변경한 뒤에는 운영체제를 재시작해야 했는데 말이다. 지정도 제어판이 아니라 설치 관리자를 통해서 해야 했다.

3. 메신저

과거의 icq, msn (훗날 WLM), 스카이프, 그리고 요즘 카카오톡에 이르기까지..
기업에서 만들면서 무료로 뿌리는 메신저 프로그램은 세월이 흐를수록 엄청나게, 불필요하게 덩치 커지고 무거워지는 게 필연적인 수순인 것 같다.
그도 그럴 것이 평범한 채팅 기능만 제공해서는 수익이 나질 않으니 어떤 형태로든 부가적인 서비스를 집어넣어야 하기 때문이다.

카카오톡은 기존 대화 데이터들이 쌓이고 프로그램 자체도 버전업을 거듭하다 보니 예전에 비해 뜨는 데 걸리는 시간이 정말 눈에 띄게 길어졌다. 뭐, 본인은 수 년 이상 묵은 굉장한 구닥다리 전화기를 사용한다는 것도 감안할 점이긴 하지만.. 거의 20~30초씩 걸린다.
PC용 프로그램이었다면 일개 메신저가 스플래시 화면이라도 좀 있어야 할 것 같다.;;

더구나 과거엔 공공장소 입장용 QR 코드를 생성하거나 백신 접종 정보를 불러오는 데도 비슷하게 시간이 너무 오래 걸려서 이것도 불만 사항이었다. 지금이야 백신패스는 아련한 옛날 이야기가 됐지만.. 그래도 프로그램이 최적화와 관련해서 좀 아쉬운 면모가 있다.

4. 블리자드

블리자드가 2018년 이래로 그 누구도 생각하지 못한 빠른 속도로 망조 들고 몰락하고 있는 것이 놀랍다.
무려 2000년경, "환상의 테란"이라는 PC통신(!!) 소설에서는 "서기 2020년, 블리자드는 스타라는 걸작 게임만을 남긴 채 망해 버렸고 게임의 소스 코드는 공개되지 않았으며, 사장은 어느 열받은 테란 플레이어에게 살해 당했다"라는 정말 비현실적인 설정을 제시했었다.

디아블로, 스타, 워크래프트라는 불멸의 명작 대작을 내놓으며 승승장구하던 게임 개발사가 망할 거라고는 그 시절에 누가 상상이나 했겠는가? 그 뒤로도 WoW에, 오버워치 이러면서 2010년대까지도 잘 나가지 않았던가?
그랬는데 지금이야 뭐.. 회사 창립자인 사장이 살해...;;까지는 아니지만 물러났고, 스타를 만들었던 핵심 개발진들이 죄다 퇴사하고 회사를 따로 차리는 지경이 됐다. 기존 스타크래프트는 1(리마스터)이고 2고 간에 유지 보수가 도저히 안 되는 막장 상황이 된 건 확실해 보인다.

우와, 그 명작인 스타크가 개발사로부터 버림받는 지경이 됐다니.. 하긴, 유명한 것 대비 회사 입장에서의 수익성이 너무 없어지긴 한 것 같다.
이렇게 되지 않으려고 국내의 온라인 게임 개발사들은 처음에 돈독 올랐다고 욕 먹는 한이 있어도 정액제니 부분 유료화니 하면서 사용자에게서 지속적으로 돈을 걷는 체계를 만든 것 같다. 한 번만 돈 내고 끝인 패키지가 아니라 말이다.

그랬는데 블리자드가 2022년 초에 마소에 인수됐다. 마소는 게임 제작사들의 재량을 존중해 주는 관대한 기업이니 블리자드의 옛 명성을 되찾아 줄 것을 기대해 본다.
하긴, 왕년에 Doom과 Quake를 개발했던 id조차도 마소에 인수돼서 그쪽 계열사가 된 지 모래다. 빌 게이츠의 오랜 소원은 빌이 은퇴한 뒤에야 결과적으로 성취됐다.

그 마소에서도 알다시피.. 2010년대에 경영진이 싹 바뀌고 컴퓨팅 시장의 판도가 많이 바뀌었던 시절에 Windows 8과 관련해서 삽질이 유난히 잦았다. Windows 10은 초창기에 예전의 마소답지 않은 온갖 버그들이 난무했었다.
MFC처럼 수십 년 묵었으면서 자기들도 잘 안 쓰는 고인물 썩은물은 마소 내부에서도 코드 구조를 다 꿰뚫고 유지 보수 가능한 사람이 거의 안 남았다나 어쨌다나.. MFC가 그러한데 하물며 딱히 작업할 것도 없고 10년 넘게 변화가 없는 한글 IME 코드의 관리 인력이야 두 말하면 잔소리이지 싶다.

소프트웨어 개발사는 핵심 프로그래머가 교체되더라도 제품 코드에 대한 노하우가 단절 없이 전수되고 코드의 유지 보수가 가능하도록 정말 노력해야 할 것 같다. 일례로 각종 주석과 문서 작성을 게을리하지 말아야 할 것이다.
남이 도무지 읽을 수 없는 스파게티 코드, 난독화 코드를 잔뜩 짜 놓고는 "이 코드는 나 말고는 아무도 의미를 알 수 없어~" 이렇게 버티는 건.. 반칙이며 알박기나 마찬가지일 테니 말이다.. =_=;;

Posted by 사무엘

2022/06/30 08:36 2022/06/30 08:36
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1. 숫자를 표현하는 방식

20세기 중반에 컴퓨터가 아직 진공관 기반으로 만들어지던 시절에는 전기식이 아닌 전자식으로 바뀐 것뿐만 아니라 10진법 대신 순수 2진법을 사용하기 시작한 게 큰 전환점으로 여겨진다. 그게 더 기계 지향적이고 직관적인 설계이기 때문이다.

이건 사람으로 치면 별도의 교육을 통해 암산 때 머릿속에서 아라비아 숫자 대신 주판알을 떠올리는 것과 비슷하지 않을까 싶다. 아라비아 숫자는 문자로서 실용적인 기능도 겸하려다 보니, 숫자의 본질과 연산에 직관적으로 대응하는 체계가 아니기 때문이다.
심지어 주판법에는 선주법과 후주법이 모두 존재한다. 이건 컴퓨터에서 big/little endianness와 거의 동일한 개념인 것 같다.

2. 색공간과 실제 공간

우리가 사는 현실의 공간은 길이· 너비· 높이라는 xyz 세 축, 즉 3차원이라고 여겨진다.
그런데 우리에게 시각을 인지시켜 주는 색이라는 것도 어떤 형태로 축을 나누든.. RGB건 HSL이건 CMY건 결국 3개의 축으로 이뤄진다는 게 시사하는 바가 커 보인다.
가령, 색에서 hue라고 불리는 빨주노초~파남보 요소는 가시광선 파장의 차이라는 1차원 축으로 변별된다. 하지만 채도(S)와 명도(L)는 또 다른 차원의 변수라는 것이다.

컴퓨터의 그래픽 카드에서는 RGB 각 축에 대해 8비트의 정보량을 부여해서 총 2^24, 1600여 만 가지 색상을 제공하곤 하는데, 정작 1픽셀의 크기는 3바이트 24비트가 아니다. 컴퓨터가 처리하기 편한 단위인 4바이트 32비트 단위를 사용하며, 나머지 남는 8비트에다가는 픽셀의 알파 채널 정보를 넣곤 한다. 이건 여러 이미지를 부드럽게 합칠 때 활용된다.

알파 채널은 색깔을 나타내는 축 자체는 아니지만 색의 표현과 관계 있는 정보이다. 이걸 포함한 pixel format을 RGBA 구조라고 한다. 하지만 Windows의 GDI API는 1980년대에 개발되었으며, 픽셀에서 상위 8비트를 팔레트 등 독자적인 다른 용도로 이미 사용하다 보니 훗날 알파 채널을 제대로 지원하지 못하는 촌극이 벌어졌다. 그 역할은 GDI+ 등 후대의 API가 계승하게 됐다.

RGBA라는 개념은 물리학에서 XYZ 공간 세 축에다가 시간을 더한 XYZT 4차원과 뭔가 비슷하게 느껴진다.;; 그것도 기하학적 의미에서 정확한 4차원을 말하는 건 아니니 말이다. 하긴, 생각해 보니 3차원 컴퓨터그래픽에서는 픽셀마다 알파 채널이 아니라 Z buffer 값이 부가 정보로 들어가기도 한다.

3. 구 그리기

중고교 미술 시간에는 4B 연필 한 자루 들고 스케치북에다가 구를 그리는 데생(?) 실습을 해 보고.. 이과 나와서 컴공 전산을 전공한다면, 구 렌더링 정도는 C 코딩으로 저수준부터 뚝딱뚝딱 짜 봤으면 싶다.
둘이 매우 훌륭한 대조가 되리라 생각된다~! 후자의 경우, 구를 렌더링 하라고 openGL 셰이더 명령 한 줄 던져주고 끗~~이 아니라, 저 모든 픽셀의 RGB 값을 직접 계산해서 구하는 것을 말한다.

사용자 삽입 이미지

(본인이 직접 그리거나 생성한 그림이 아니니 오해하지 말 것! ㄲㄲㄲ)

이 픽셀이 구의 영역에 포함돼 있는지, 있다면 거리가 얼마나 되는지를 구의 방정식으로부터 구하고, 광원으로부터는 거리가 얼마나 되고 빛과 면이 접하는 각도가 어찌 되는지.. 최종적으로 밝기가 얼마가 돼야 하는지를 직접 공식 집어넣어서 계산으로 구한다는 뜻이다.

그림자까지 생각하면 일이 너무 어려워질지 모르니 필수가 아닌 옵션으로 남긴다만, 구 자체만이라도..;;
그럼 이 엄청난 계산을 실시간 애니메이션 수준으로 해내는 오늘날 PC와 폰의 그래픽 카드들이 얼마나 대단한 물건인지도 알 수 있을 것이다.

이런 이론 공부 잉여질 체험을 회사 취업한 뒤에 직장에서 할 수는 없을 것이고, 취업 목적 코딩 학원에서 할 수도 없을 것이다. 그러니 아직 학생일 때 학교에서 해야지...!!

4. AI

요즘 아시다시피 AI니 머신러닝이니 하는 분야가 아주 각광받고 있다. 현실에서의 문제의 목표와 input/output을 머신러닝 라이브러리가 이해하고 해결할 수 있는 형태로 변환하고, 데이터를 학습시키고 결과물을 얻는 건 확실히 학교에서 맛보기로나마 가르칠 필요가 있어 보인다.

자연어 처리라든가 영상에서 뭔가를 인식하기, ‘관련 추천 아이템 제시’ 같은 분야에서 요즘 AI들은 정말 눈부시게 똑똑해지고 기술이 발달해 있다.
개인적으로 좀 개발됐으면 하는 AI는 “문자열을 보고 폰트 종류 판별하기”, 그리고 “넓은 군중 사진을 보고는 여기에 사람이 몇 명이나 있나 추산하기”이다.

요즘은 AI를 통해 없는 정보를 유추해 내서 흑백 사진도 컬러로 얼추 복원하고, 흐릿한 영상을 선명하게 바꾸기도 한다. 그런 계산 능력이면 폰트 종류 유추는 말할 것도 없고, 이런 획이 요런 모양이었으니 다른 글자는 요런 모양이어야 하겠다는 것까지 유추를 못 할 이유가 없다. 그러면 한글이나 한자 같은 폰트를 만드는 일이 노가다가 줄어들고 한결 수월해질 것이다.

군중 사진에서 머릿수 카운트도.. 쉬울 것 같으면서도 은근히 어려울 수 있어 보인다. 하지만 기술적으로 불가능한 일은 절대 아닐 것이다. 이를 응용하면 사진에 찍힌 쌀알이나 콩알 개수를 세게 할 수도 있다.

지금 Google 검색은 영어는 정말 사람 말을 알아듣고 인간의 두뇌 활동을 어느 정도 흉내 내는 경지에 도달해 있다. 경악스럽게 그지없다. 유튜브 동영상에서 영어 자막을 자동 생성하는 걸 보면.. 어지간한 음성은 다 정확하게 알아듣는다.

여주인공이 격투를 벌이는 어느 첩보 영화의 제목을 까맣게 잊어버려서 “2017 female spy movie”라고만 쳤는데.. 우와, 저것만 토대로 Atomic Blonde라는 영화를 딱 정확하게 알아 맞히려면 도대체 저 영화의 특성을 어디까지 다 파악하고 있어야 되는 걸까..?
정말 외계인을 고문하는 기업이 아닐 수 없다.

꼭 인텔처럼 컴퓨터의 하드웨어 근간인 반도체의 본좌가 아니어도, 마소처럼 소프트웨어의 근간인 운영체제를 꽉 독점하고 있지 않아도 된다. 그 위에서 돌아가는 소프트웨어 내지 웹 서비스 중에서도 억 소리 나는 기술을 개발할 것들이 저렇게 넘쳐난다.;;

5. 암호 해독과 번역

난해한 수수께끼 암호를 풀기 위해 과거에는 언어학자가 동원되었다. 뭐, 보이니치 문서라든가 롱고롱고 문자, 로제타석처럼 인간이 만든 난해 정보를 해독할 때야 당연히 해당 지역의 고대 언어를 아는 것이 도움이 될 것이다.
하지만 현재의 군사 내지 보안 암호는 인간이 아닌 기계가 생성하다 보니 언어적인 요소가 전혀 동원되지 않으며, 오로지 수학자의 직관만이 필요하다. 2차 세계 대전 때 앨런 튜링이 독일군 에니그마 암호를 풀 때 딱히 독일어 지식이 쓰이지는 않은 것과 같은 이치이다.

기계번역도 이와 비슷한 맥락의 변화를 겪고 있다. 기계번역 시스템을 개발하는 데 입력 언어나 출력 언어의 전문가 내지 언어학자가 동원되지 않는다. 그냥 전산학자, 데이터 과학자, 머신 러닝 전문가가 동원된다.
취급하는 언어의 고유한 특성은 기계번역 시스템의 동작에 영향을 주지 않는다는 것이 한편으로는 굉장히 섬뜩한 점이다. 기계가 자연어든 암호문이든 언어 데이터를 취급하는 방식 자체가 근본적으로 바뀐 것이다.

6. 다중 상속

객체지향 패러다임에서 다중 상속이라는 걸 생각해 보자. 클래스가 기반 클래스를 하나만 두는 게 평범하고 일반적이고 권장되는 반면, 얘는 좀 특수한 상황에서 "논란과 무리수를 감수하고라도 둘 이상 갖는 것"이라는 특성이 있다.

이걸 인생에다가 투영해 보면 좀 뜬금없는 얘기지만 일부다처...;; 내지 복수 국적과 비슷한 것 같다.
C++에서 다중 상속을 지원해 봤는데.. 이건 좀 아니다 싶었는지 후대의 객체지향 언어들은 생짜 다중 상속은 금지하고, 데이터 멤버가 없는 인터페이스에 대해서만 복수 구현을 허용했다. class A extends B implements C,D,E처럼 말인데.. 이건 일부일처다첩-_-;;;처럼 들린다.

우리나라는 조선은 말할 것도 없고 일제 시대와 대한민국 초기에 이르기까지 오랫동안.. 일부다처체는 아니지만 첩이라는 게 관행적으로 있었다.
그러다가 1960년대, 박 정희 때 사회 구조를 대대적으로 뜯어고치면서 공무원들부터 첩을 두는 게 금지되었고(있으면 직장에서 징계=_=), 완전한 일부일처제가 자리잡았다.

이게 대놓고 불륜을 조장한다기보다는.. 전근대 시절엔 지금처럼 미혼 여성이 혼자 돈 벌고 사회 생활을 하는 게 도저히 가능하거나 용납되지 않았기 때문이다. 서로 필요하기 때문에 작은 마누라라는 게 존재했었다.

이런 결혼 말고 복수 국적도.. 나라마다 허용되는 정도가 케바케이고 우리나라는 징병제 병역 때문에 더 민감한 측면이 있다. 자기 원래 국적을 유지한 채로 외국의 영주권을 취득할 수는 있지만 완전히 시민권, 국적을 취득하는 건 또 별개의 문제가 된다.
우리나라의 경우, 이 대한민국 땅에 있을 때만은 한국 국적만 행사해야 한다는 각서를 쓴 뒤에 외국인의 복수 국적 취득을 허용한다.

국적 말고 이중학적, 이중인격 이런 건 명백하게 비정상일 것이다. =_=;;

Posted by 사무엘

2022/04/18 08:33 2022/04/18 08:33
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1. timestamp 기준, 그리고 달력 계산 문제

프로그래밍 언어 내지 운영체제 API에서 현재 시각과 관련된 정보를 얻는 함수는 다음과 같은 두 그룹으로 나뉜다.

  • 가변: 현재 프로그램이나 운영체제가 시작된 이래로 현재까지 경과한 시간을 밀리초나 그에 준하는 정밀한 단위로 되돌림. C언어의 clock() 함수, 또는 Windows API의 GetTickCount()가 이쪽에 속한다. 얘는 현재 날짜 시각을 얻는 용도가 아니라 그냥 짤막한 소요 시간 측정용이다.
  • 고정: 특정 고정 시점 이래로 현재까지 경과한 시간을 초 정도의 정밀도로 되돌림. C언어의 time() 함수가 대표적인 예이며 timestamp 저장용으로 쓰인다. 단, 고정 시점 기반이면서 정밀도도 초보다 더 높은 물건도 있다.
  • 날짜형: 애초에 출력 형식이 년-월-일-시-분-초가 따로 담긴 구조체이다. C언어에서는 time()의 결과값부터 구한 뒤에 gmtime이나 localtime을 호출해서 이렇게 변환해야 하지만, Windows API는 반대로 GetSystemTime/GetLocalTime을 이용해서 구조체부터 구한 뒤에 SystemTimeToFileTime을 호출하는 형태이다. 원론적으로는 C언어 방식의 순서가 더 자연스러울 것이다.

컴퓨터에서 특정 시각 timestamp를 저장하는 방식으로는 유닉스에서 유래된 "1970년 1월 1일 0시 이래로 경과한 초수"가 아주 널리 쓰인다.
하지만 그것 말고 NTP라고 네트워크 환경에서 통용되는 timestamp도 있는데, 얘는 10진법 계산의 편의를 염두에 둬서 그런지 1900년 1월 1일 0시가 기준이다. 두 timestamp는 70년이라는 격차가 존재하는 셈이다.

그런데 부호 있는 32비트 정수 자료형이 초 단위로 표현할 수 있는 기간, 즉 21억 5천만 초는 약 68년이어서 이 역시 공교롭게도 70년에 얼추 가깝다.
부호 있는 32비트 정수 기준으로 유닉스 timestamp는 2038년쯤에 overflow가 발생할 것으로 예상된다.
그 반면, 부호 없는 32비트 정수 기준으로 NTP는 2036년쯤에 overflow되어 숫자가 리셋될 예정이다.

본인은 직장에서 유닉스 timestamp를 네트워크 timestamp로 변환하는 함수를 구현할 일이 있었다.
기존 timestamp에다가 1900년 1월 1일부터 1970년 1월 1일까지의 초수라는 상수를 더해 주기만 하면 되니, 난 그 상수는 엑셀을 띄워서 간단히 구해서 썼다. 엑셀도 1900년 1월 1일이 기준이라는 걸 알고 있었기 때문이다.

그런데 이렇게 날수를 더해 줬더니, 계산 결과가 미묘하게 맞지 않고 하루 정도 오차가 났다.
그리고 그 원인은 alas... 엑셀은 1900년을 평년이 아닌 윤년으로 간주하고 하루를 더 집어넣었기 때문이었다.

현행 그레고리 태양력은 4의 배수인 해가 윤년이어서 2월이 29일까지 존재하게 되지만, 100의 배수인 해는 400의 배수인 해만 윤년으로 인정하고 나머지는 평년으로 간주한다.
하지만 이런 예외가 먼 197, 80년대의 스프레드 시트 프로그램에서는 구현하기가 너무 복잡했던 모양이다.

더구나 서기 1900년은 어차피 컴퓨터가 발명된 해 기준으로는 까마득한 옛날이어서 실용적인 의미가 없으니.. 윤년은 "그냥 4년 주기"라는 율리우스 달력 로직만 구현했던가 보다. 그리고 엑셀 역시 1900년 2월 29일이 존재할 수 있는 '버그'까지 똑같이 기존 프로그램(= Lotus 1-2-3 따위)과 호환성을 보장하기 위해.. 동일한 로직을 일부러 구현했다.

엑셀이 이렇게 윤년을 잘못 계산하는 건 1900년 하나뿐이니 걱정하지 않아도 된다. 미래의 서기 2100년이나 2200년은 평년으로 정확하게 계산하며, 2400년만을 윤년으로 계산한다.
이 동작이 영 껄끄러운지, 엑셀은 각 문서 파일에 대해 고급 옵션으로 "Use 1904 date system" 여부라는 걸 지정해 줄 수 있다. 논란의 여지가 있는 1900년이라는 걸 아예 삭제해 버리고 건너뛴 것 같은데.. 이러나 저러나 사용자에게는 큰 의미가 없고 널리 쓰이지는 않는 옵션으로 보인다.

어떤 경우건 엑셀에서 1899년 9월 18일 경인선 개통일을 날짜 타입으로 집어넣을 수는 없다. ㄲㄲㄲㄲㄲ 다른 날짜와 연계해서 연산을 할 수 없으며, 전화번호처럼 문자열로만 취급 가능할 뿐이다.

2. 핸들(포인터) 값을 대체하는 순서

GC가 없는 언어인 C++로 코딩을 하다 보면 각종 자원(메모리나 리소스, 객체)을 가리키는 포인터 및 핸들을 감싸는 wrapper 클래스를 만들 때가 많다.
그 클래스의 소멸자에는 if(_ptr) Free_Release_Close_Destroy(_ptr)처럼.. 핸들이 가리키는 자원을 해제하는 함수 호출이 들어가곤 한다. 그리고 객체 자체가 소멸되지는 않고 객체가 가리키는 핸들값만 바뀔 때도 기존 핸들에 대한 해제 작업이 자동으로 행해진다.

_ptr이라는 핸들 멤버를 갖고 있는 클래스에서 핸들값을 newVal로 변경하는 작업을 직관적으로 생각하면 다음과 같을 것이다. _ptr을 해제한 뒤 거기에다 바로 새 값을 대입하는 것이다.

if(_ptr && _ptr!=newVal) Free_Release_Close_Destroy(_ptr); //원래 핸들을 제거한 뒤
_ptr = newVal; //새걸로 대체

하지만 구조적으로 더 안전한 정석은 아래와 같이 임시 변수를 만들어서 두벌일을 좀 하는 것이다.

auto tmp = _ptr; _ptr = newVal; //새걸로 대체부터 한 뒤에
if(tmp && tmp!=newVal) Free_Release_Close_Destroy(tmp); //원래 핸들을 제거

핵심은 기존 핸들값을 다른 지역변수에다 옮긴 뒤, 자기 자신의 핸들을 먼저 새 값으로 바꿔 버리고, 지역변수에 대해서 해제 함수를 호출하는 것이다. 이거 무슨 swap 함수처럼 보이기도 하는데..
이렇게 해 주면.. 자기 자신이 해제되고 있는 중에 멀티스레드 등 모종의 이유로 인해서 해제 메소드가 또 호출됐을 때, 해제가 중복으로 행해지는 걸 막을 수 있다. 왜냐하면 자기의 핸들값은 대외적으로 이미 NULL 같은 딴 값으로 바뀌어 있기 때문이다.

실제로 C++의 스마트 포인터만 해도 unique_ptr::reset 같은 함수의 몸체를 보면 저렇게 임시 변수 대입, 멤버 변수 대입, 임시 변수에 대한 release 순으로 구현돼 있다.
분야가 좀 다르지만.. 전기 철도에서 팬터그래프는 안전을 위해 언제나 진행 방향 기준으로 최대한 뒤에 장착되는 것과 비슷한 이치로 보인다.

3. 이분 검색의 변종

모든 원소에 임의 접근이 가능한 배열의 경우, 원소들이 정렬돼 있다면 특성 원소를 찾을 때 '이분 검색'이 가능해서 O(n)이 아니라 O(log n)의 시간 복잡도로 작업을 수행할 수 있다. 비교를 한 번 할 때마다 후보군이 그거 하나만 없어지는 게 아니라 통째로 반토막이 나기 때문이다.
그런데 정렬된 배열에 대해서 원소 하나만 딱 정확하게 찾는 게 장땡이 아니고 다음과 같은 작업을 생각할 수 있다.

  • "1, 4, 8, 11" 같은 배열에서 5나 2, 10, 15 같은 새로운 원소를 삽입해 넣고 싶은데 어느 지점이 좋을까? (당연히 정렬된 상태 유지)
  • "1, 4, 8, 8, 8, 8, 11" 같은 배열에서 8이 정확하게 어느 오프셋부터 시작되어 어디에서 끝나는지 알고 싶다.

이런 것은 이분 검색의 변종이며, 이 역시 당연히 log n 시간 복잡도로 수행 가능하다. 정확한 이분 검색이 방정식이라면 이런 건 뭔가 부등식에 대응하는 것 같다. 날개셋 한글 입력기의 내부 동작에서도 종종 쓰이는 기능이다.

개인적으로는 타 비교 함수의 결과를 저런 용도대로 보정· 변조하는 2차 비교 콜백 함수를 만들어서 C의 bsearch 함수만으로 저런 기능을 구현했던 적이 있었다.
즉, 원래 사용하는 1차 비교 함수가 원소값이 동등하다는 0을 리턴했더라도, 바로 앞의 원소에 대해서 또 1차 비교를 했는데 걔가 또 0이라면.. 이 원소값에 대한 비교는 여전히 -1을 되돌리도록 보정하는 식이다. (탐색 지점을 앞으로 더 옮기게..)

그랬는데 C++에서는 사정이 더 좋아져서 이런 기본적인 동작은 algorithm이라는 라이브러리에 lower_bound, upper_bound, equal_range라고 내가 딱 원하던 함수들이 도입됐다. 포인터처럼 임의 접근이 가능한 iterator가 있다면 저 함수에다 바로 집어넣어 줄 수 있다.
하긴, 정렬도 qsort 하나뿐만 아니라 특별히 안정성 있는 stable_sort도 있고, 정렬되어 있는 두 컨테이너를 병합하는 함수도 있고.. 이런 것들이 algorithm의 섬세한 면모인 것 같다.

그런데 문제는 배열이 아닌 binary tree 형태로 정렬된 상태가 유지되는 컨테이너이다. set과 map..
얘들을 다룰 때 사용되는 iterator는 원소들의 임의 접근이 가능하지 않으며, 반대로 tree 노드의 좌우 이동 같은 게 iterator와 연계되지도 않는다.

물론 multiset도 아닌 이런 컨테이너에 equal_range이야 전혀 의미가 없을 것이고 새 원소 삽입 지점 같은 걸 찾아야 할 필요도 없을 것이다. 하지만 "들어있는 문자열 중에서 B로 시작하는 제일 첫 명칭은?" 같은 검색을 할 필요는 있다.
그렇기 때문에 set과 map에는 lower_bound와 upper_bound가 범용적인 함수가 아니라 클래스의 자기네 전용 멤버 함수로 구현되어 있다. 역시 C++ 라이브러리가 이런 걸 빠뜨리지는 않았고, 배열과 set/map에 대해서 대동소이한 형태로 동일 취지의 기능을 구현했다는 걸 뒤늦게나마 경험할 수 있었다.

Posted by 사무엘

2022/03/29 08:35 2022/03/29 08:35
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Windows API에서 LoadLibrary는 말 그대로 실행 파일(exe/dll)을 현재 프로세스의 주소 공간에다 불러들여서 거기 있는 코드를 실행하거나 리소스를 추출하게 해 주는 함수이다.
그리고 얘의 심화 버전은 LoadLibraryEx이다. Ex 버전은 옵션을 추가로 받아서 절대 경로 없이 파일명만 주어졌을 때 디렉터리를 탐색하는 순서를 지정할 수 있고, 파일이 이미 load되어 있을 때 레퍼런스 카운트 변경 여부 같은 것도 수동 지정할 수 있다.

하지만 그런 옵션들은 현업에서 잘 쓰이지 않는다. 저 함수에서 실질적으로 자주 쓰이는 옵션은.. DLL에서 리소스를 추출할 준비만 하고, 코드를 실행할 준비--기준 주소 재배치, DllMain 함수 실행--는 생략해서 로딩 속도를 좀 더 향상시키는 LOAD_LIBRARY_AS_DATAFILE이다. 특히 x86, x64, ARM 같은 아키텍처를 불문하고 동일 DLL에 있는 리소스 데이터를 추출하려면 이 '간소화' 플래그를 반드시 지정해야 한다(다국어 UI 리소스 같은..).

그런데 문제는.. 이 DATAFILE 간소화 로딩이란 게, 과거에는 "리소스 추출에만 특화"이라는 자기 본연의 기능에도 모종의 이유로 인해 뭔가 2% 부족한 구석이 있었다는 것이다.

Windows 9x 시절에는 이 제약이 제일 심했다. 간소화 로딩된 DLL 핸들에 대해서는 (1) 리소스를 제일 저수준에서 탐색하는 EnumResourceLanguages/Names/Times 및 Enum/Find/LoadResource 계열 함수만 사용할 수 있었다. 이들보다 상위 계층에서 동작하는 Load*계열 함수들은(string, menu, bitmap, image 따위) 지원되지 않았다. 그러니 간소화 로딩의 활용성이 부족했으며, 여전히 기존 full(?) 방식 로딩을 해야 하는 경우도 있었다.

허나, 한편으로는 저 제약이 그렇게까지 본질적이고 치명적인 문제가 아니었다.
Windows 프로그램에서 리소스 전용 DLL을 사용하는 주 목적은 다국어 UI 제공.. 아니면 대화상자· 메뉴 같은 표준 리소스가 아니라 자기 자신만 사용하는 custom 데이터의 저장이기 때문이다.

그리고 표준 리소스들도 특정 언어에 속하는 놈을 지정하려면 "DLL 핸들 + 리소스 ID"만으로는 어차피 충분치 않다. FindResourceEx와 LoadResource의 결과값인 메모리 포인터를 줘야 하며, 함수도 LoadMenuIndirect, DialogBoxIndirect처럼 뒤에 indirect라는 단어가 붙은 '저수준 버전'을 써야 한다.

그렇기 때문에 리소스 추출용 간소화 방식으로 load한 DLL은 저수준 함수로만 다룰 수 있더라도 그럭저럭 사용할 만했다. 그런데 여기에는 다른 이상한, 자잘한 문제도 있었다.

DialogBoxIndirect 함수는 대화상자 리소스를 "모듈(인스턴스) 핸들 + 리소스 ID"가 아니라 대화상자 템플릿 포인터 하나로만 곧장 지정함에도 불구하고, 모듈 핸들을 여전히 인자로 받는다. 내부적으로 CreateWindowEx 함수를 호출할 때 모듈 핸들이 필요하기 때문이다(대화상자 자신, 그리고 내부의 child 컨트롤들 생성).

그런데 (2) 이때 리소스 추출 간소화 방식으로 load한 DLL의 핸들을 주면.. 구형 운영체제에서는 여러 문제들이 발생했다.
일단, 자기 자신이 내부적으로 사용하는 커스텀 컨트롤--표준 컨트롤이 아니고, CS_GLOBALCLASS 등록된 커스텀 컨트롤도 아닌 놈--이 만들어지지 않는다. 이건 CreateWindowEx 함수의 특성상 자연스러운 귀결이지만, 그 이상으로..

내 기억이 맞다면 대화상자의 배경색이 일반적인 회색이 아니라 흰색으로 바뀌고 좀 만지다 보면 프로그램이 뻗었다. Windows 9x뿐만 아니라 나름 NT 계열인 2000에서도 말이다.
그 이유는 딱히 알 수 없었다. 그저 경험적으로 이런 DLL 핸들을 집어넣어서는 안 된다고 날개셋 한글 입력기 소스의 주석에도 엄청 옛날에 적혀 있었다.

물론 이 역시 본질적이고 치명적인 문제는 아니다.
윈도우의 생성과 관련해서 전달하는 인스턴스/모듈 핸들은 그 윈도우의 클래스를 등록한 주체를 식별하는 용도이다. 애초부터 리소스가 전혀 아니라 코드와 관계가 있다. 그러니 여기는 애초에 리소스 추출 간소화 방식으로 load된 DLL이 들어갈 자리가 아니다. 그런 DLL을 집어넣은 것은 사실상 프로그래머의 실수에 지나지 않는다.

하지만 이쯤 되니 의문이 생긴다. 프로그래머가 아무리 실수할 수 있기로서니, 그걸 넘겨주면 단순히 custom 컨트롤이 생성되지 않는 것 이상으로 왜 다른 이상한 부작용까지 발생한 것일까? 차라리 깔끔하게 에러와 실패 처리를 하는 것도 아니고 말이다.
DLL을 일반적인 방식으로 load하는 것과 datafile(리소스 특화 간소화) 방식으로 load하는 것은 내부적으로 무슨 차이가 있는 걸까?

오늘날의 32비트 및 64비트 Windows 환경에서는 DLL을 로딩한 결과 핸들(HMODULE / HINSTANCE)은 그 파일 내용을 가리키는 데이터 포인터와 거의 동급이라고 여겨진다. 파일을 memory-mapped file 형태로 통째로, 혹은 약간의 보정만 거쳐서 읽어들인 첫 지점이다. 쉽게 말해 그 핸들이 가리키는 메모리에는 EXE 파일 시그니처인 MZ부터 쭉 나온다는 것이다.

그리고 실행 파일은 메모리 주소가 언제나 64KB의 배수 단위로만 배당된다는 것도 이 바닥에서 프로그래밍 좀 한 사람들은 아실 것이다. 그 말인즉슨, 일반적으로 HMODULE 내지 HINSTANCE의 값은 64KB의 배수이며, 하위 word가 언제나 0이 된다는 뜻이다.
하지만 특수한 상황에서는 이런 조건을 만족하지 않는 핸들도 있을 수 있다.

(1) 먼저, 과거의 Windows 9x 환경에서는 16비트 프로그램에서 호출한 LoadLibrary의 리턴값이 대표적인 예이다. 얘들은 핸들의 크기 자체가 16비트밖에 안 되니 리턴값과 내부 의미 역시 32비트 프로그램과는 완전히 다른 형태여야 한다.
물론 이미 32비트 형태로 빌드된 프로그램이야 이런 거 신경 쓸 필요가 전혀 없으며, 16비트와 32비트 프로그램을 모두 한데 관리하는 운영체제의 관점에서나 구분이 필요하다.

(2) 그리고 LoadLibraryEx + datafile 방식으로 불러들인 dll 핸들도 형태가 약간 달라진다. 운영체제의 버전에 따라 차이가 있지만 일단 해당 DLL의 preferred base는 완전히 무시되며, 굳이 64KB라는 큼직한 단위로 주소가 배당되지 않는다.
결정적으로는 최하위 비트에 1이 추가돼서(= 홀수!!) 얘는 datafile 방식으로 생성되었다는 것을 나타낸다. 메모리 주소로서의 DLL 핸들은 하위 16비트에 어차피 유의미한 정보가 담겨 있지 않으니.. 그 잉여 공간에다 이런 정보를 보관한다는 뜻이다.

요컨대 HMODULE / HINSTANCE는 16비트 프로그램 또는 datafile 방식에 한해서는 64KB의 배수 단위인 깔끔한 포인터가 아니게 된다. 그런데 과거에는 운영체제 내부에서 이런 변칙적인 핸들을 취급하는 방식이 서로 충돌했던가 보다.

kernel32는 이 DLL이 datafile 방식으로 load되었다는 것을 식별하기 위해서 핸들값에다가 1을 추가했다. 하지만 user32의 대화상자 표시 함수는 datafile 방식에 대해서는 전혀 관심이 없으며, 이 핸들값이 하위 16비트가 비영인 것을 보고는 이건 16비트 모듈이라고 인식해 버렸다. 그리고 16비트 프로그램과의 하위 호환을 위한 보정 처리를 수행했다.

그 보정 처리 중에는 대화상자 내부의 각 에디트 컨트롤들에 대해 고유한 데이터 세그먼트를 생성하는 것도 있었다.
아시다시피 에디트 컨트롤, 특히 multiline으로 동작하는 놈은 혼자서 수백, 수만 바이트에 달하는 텍스트를 저장할 수 있다. 모든 컨트롤들이 한 64KB 데이터 세그먼트를 공유할 게 아니라 각각이 고유한 세그먼트를 갖는 게 낫다. 이것을 대화상자 표시 함수가 내부적으로 해 줬다.

(그럼 이건 특별히 메모리가 많이 필요한 에디트 컨트롤에 대해서 고유한 스타일을 줘서 그 컨트롤이 알아서 처리하면 되지, 이런 걸 왜, 어떻게 상위 윈도우인 대화상자에서 처리하는지는 잘 모르겠다. 그리고 그런 식이면 에디트 컨트롤뿐만 아니라 리스트나 콤보박스도 수천 개의 아이템을 추가하느라 메모리가 많이 필요할 때가 있을 텐데 걔네들은 어떻게 처리되는지도.. 개인적으로는 잘 모르겠다. ㄲㄲ)

어쨌든.. 대화상자를 생성할 때 datafile DLL의 핸들이 지정되면 저런 복잡한 이유로 인해 16비트 보정이 수행되는데.. 실제로 대화상자를 돌리는 이 프로그램은 16비트 프로그램이 아니다. 그래서 보정 처리가 제대로 되지 않고 프로그램이 죽는 등 갖가지 오동작과 이상 현상이 발생한다고 한다. 그래서 그랬던 것이군~!! (☞ 더 자세한 설명)

대화상자에도 스타일이 있다. 하지만 이건 윈도우 스타일의 형태로 지정해 주는 게 아니고 DialogBox 계열 함수에다가 인자로 전하는 것도 아니며, 그냥 대화상자 리소스 템플릿에 박혀 들어가는 값일 뿐이다. 그러니 다른 스타일 플래그들에 비해 인지도가 매우 낮으며 프로그램 코드에서 볼 일이 없다시피하다.

이 대화상자가 다른 대화상자의 child로 들어갈 수 있음을 나타내는 DS_CONTROL, 용도가 좀 모호하긴 하지만 [?] 모양의 도움말 버튼을 우측 상단에다 표시하는 DS_CONTEXTHELP 같은 건.. 오늘날까지도 유효하다. 하지만 16비트 시절의 잔재이고 오늘날은 아무 의미 없는 플래그도 있다.

대표적으로 DS_3DLOOK은.. Windows 95/NT4부터는 대화상자들이 처음부터 기본적으로 버튼과 동일한 은색/회색이고 각종 테두리도 양각 음각 입체(?) 효과가 적용되어 나오므로 존재의 의미가 없어졌다.
그리고 DS_LOCALEDIT라는 놈이 있는데.. 얘는 자기 내부의 모든 에디트 컨트롤들이 고유한 데이터 세그먼트가 아니라 기본 제공되는 단일 64K 세그먼트를 공유하게 해서 메모리를 아끼는 플래그이다. 에디트 컨트롤에 많아야 수십~수백 자밖에 들어가지 않는다는 게 보장되면 사용해 볼 만한 옵션이었다. 32비트 이후부터는 아무런 의미가 없어졌지만..

그리고 이렇게 DS_LOCALEDIT 옵션이 적용된 대화상자는 아까처럼 Windows 9x에서 datafile DLL 핸들을 지정해 주더라도 16비트 보정 처리가 행해지지 않기 때문에 오동작· 오류도 발생하지 않았다고 한다.
물론 이 문제는 Windows NT 계열을 넘어 16비트 프로그램 자체가 존재하지 않는 64비트 운영체제의 관점에서는 더욱 무의미한 지나간 옛날 추억이 되었을 뿐이다.

16비트에서 32비트로 넘어갈 때는 16비트 환경에서도 far이니 huge니 하면서 어떻게든 16비트 코드에서 64KB를 초과하는 메모리 영역을 다루려고 애썼으며, 반대로 32비트 주소 공간에서 16비트 코드를 수용하고 실행하려고 온갖 발악을 했었다. 하지만 32비트와 64비트는 서로 완벽하게 격리된 채 공존할 뿐, 상대방 영역을 전혀 건드리지 않는다는 차이가 있다.

이상이다.
여담이지만 날개셋 한글 입력기의 소스를 뒤져 보니.. 어떤 DLL을 datafile 방식으로 읽어들인 상태에서는 그 DLL에 대해서 VerQueryValue 같은 버전 정보 확인 API도 제대로 동작하지 않았다는 주석이 적혀 있다. 그래서 버전 리소스를 수동으로 직접 파싱하는 방식으로 기능을 구현했다.
Windows Vista 이상 또는 심지어 9x 계열에서도 괜찮았으며 2000/XP에서만 문제가 발생했다고 하는데.. 이 역시 LoadLibraryEx 함수의 부작용이 아니었나 추측해 본다. 과거에 일반 로딩과 datafile 특화 로딩은 내부 동작이 여러 모로 차이가 컸던 모양이다.

Posted by 사무엘

2021/10/15 08:34 2021/10/15 08:34
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남의 코드를 읽으면서 신기하게 느꼈던 점들을 다음과 같이 정리했다. 요즘 C++은 변해도 너무 많이 급격하게 변하고 있는 것 같다. 뭔가 다른 언어에 있던 기능이 비슷한 형태로 그대로 도입되는 편이다.

1. final과 override

본인은 C++에 클래스에 뭔가 제약을 가하는 기능이 부족한 편이라고 볼멘소리를 늘어놓아 왔다. 어떤 클래스가 더 상속이 되지 않게 하기, 이 함수가 더 오버라이딩이 되지 않게 하기, 대입이나 복제가 되지 않게 하기 등...
하긴, 이런 불평은 나만 하는 게 아니며, 오히려 나보다 더 깐깐한 불편러 PL 순수주의 성향인 사람도 많다.

함수 차원에서 제약을 가하는 것은 요즘 C++에서는 = delete 문법이 생겨서 불편이 많이 해소됐다.
그런데 이것 말고도 C++에 final과 override라는 조건부 키워드도 드디어 추가되었다니 참 놀랍다.

class Parent final { }

요렇게 해 주면 Parent를 기반으로 삼는 파생 클래스를 만들 수 없다. class Child: public Parent {} 이런 걸 시도하면 에러가 난다.
한편,

class Parent {
public:
    virtual void foo() {}
};
class Child: public Parent {
public:
    void foo() override {}
};

여기서 override는 Child의 foo가 기반 클래스의 foo를 재정의한다는 것을 나타낸다. 이 표기는 당연히 전적으로 optional이기 때문에 하든 안 하든 컴파일러의 코드 생성과 프로그램의 실행에는 아무 영향을 주지 않는다.

단지, 기반 클래스에 저런 함수가 없는데도 파생 클래스의 함수에 override가 선언돼 있다면 컴파일러는 에러를 찍어 준다. 그러므로 저걸 집어넣으면 내가 함수의 스펠링이나 매개변수를 실수로 잘못 넣었는지 여부를 곧장 알 수 있다.
그리고..

void foo() final;

final을 집어넣으면 짐작하다시피 이 함수는 파생 클래스에서 오버라이딩을 할 수 없게 된다. override와 final을 동시에 지정하는 것도 가능하다.

멤버 함수의 선언 뒤에다가 뭔가 속성을 지정한다는 점에서 const와 비슷해 보인다. 허나, 다시 말하지만 얘들은 전적으로 컴파일 때의 편의를 제공하는 hint일 뿐이다. 코드의 생성 방식이나 심지어 명칭의 decoration에도 전혀 영향을 주지 않는다.
const는 이거 지정 여부로 함수 오버로딩을 가능하게 하는 변별 요인이지만 override와 final은 그렇지 않다는 것이다. 그렇기 때문에 클래스 안에 함수의 선언부에다가만 지정하고 함수의 몸체 정의에다가는 생략도 가능하다. const는 그렇지 않다.

2. [[??]] 속성 지정자

함수의 선언에서 리턴 타입보다도 먼저 맨앞에 붙어 있는 [[nodiscard]] 이런 문구가 정체가 무엇인지 궁금해서 찾아 봤는데..
이 함수의 리턴값을 무시하지 않게 하는 자잘한 속성 지정자였다. 이 함수는 호출만 하고 리턴값을 무시하는 경우, 호출하는 쪽의 코드에다가 경고를 날리게 된다.

&를 두 개 써서 R-value 참조자라는 걸 추가했듯이, 여는 대괄호도 2개를 써서 저런 새로운 문법을 만든 것이다.
nodiscard 말고도 컴파일러의 최적화 전략에 단서를 제공하는 속성이 몇 가지 더 존재하며, C++ 언어의 버전이 올라가면서 아이템들이 추가되곤 했다.

함수의 선언에는 함수의 이름, 리턴 타입, 그리고 인자들 목록과 타입만 있는 줄 알았는데 그 사이에 calling convention 지정부터 시작해서 갖가지 추가적인 정보와 단서들을 지정하는 문법이 야금야금 도입돼 왔다.

extern "C"도 있고, 그리고 Visual C++이 전통적으로 사용한 방법은 __declspec(????)이다.
특히 deprecated는 [[]]와 __declspec()에 모두 존재해서 이제 기능이 완벽하게 겹치는 것 같다. 자기들이 필요하니까 마소에서 먼저 deprecated API를 지정하는 속성을 비표준 방식으로 추가했는데 그게 이제야 표준에도 도입된 셈이다.

그런데 C/C++은 태생적으로 함수를 선언할 때 function이나 그에 준하는 별도의 키워드를 두지 않았고, "리턴값 함수명(인자)"라는 문법 형태만으로 함수를 선언 및 정의할 수 있게 해 놓았다. 그러다 보니 그 사이에다 추가적인 정보를 집어넣는 문법이 좀 지저분해진 것은 피할 수 없어 보인다.
관점에 따라서는 아까 저 final, override 같은 힌트 속성도 [[]] 형태로 일관되게 넣을 수도 있어 보이지 않는가?

이런 부가 정보들을.. 단순히 경고만으로 끝나는 것, 컴파일 가능 여부에 영향을 주는 것(final), 코드의 생성 방식에 영향을 주는 것(호출 규약), 최적화 방식에 영향을 주는 것, C++ name mangling에 포함되는 것(const) 등으로 한데 분류해 보는 것도 의미가 있을 것 같다.

3. Variadic macro

요즘 C/C++에서는 #define 매크로 함수도 마지막 인자에다가 ...를 줘서 가변 인자 형태로 만들 수 있다.

이게 없던 옛날에는 가변 인자를 받는 함수를 매크로 함수로 간단하게 치환할 수 없어서 그냥 이름만 치환하는 매크로 상수를 써야 했다. 그리고 매크로 상수로는 가변 인자의 앞에다가 추가적인 인자를 삽입해서 다른 함수를 호출하는 식의 응용을 할 수 없었다. 하지만 이제는 그게 가능해졌다.

물론 가변 인자라는 건 근본적으로 C++의 이념과 그닥 어울리지 않는 물건이다. C++이 자체 제공하는 함수 오버로딩이나 default argument와 충돌하기 쉬우며, type-safety와 객체지향(특히 임시 객체에 대한 생성자/소멸자) 처리가 보장되지 않는다. 그러니 가변 인자로 주고받는 건 반드시 정수나 포인터 같은 단순 POD로 한정돼야 한다.

C++과 어울리는 물건이 아니다 보니 얘는 auto니 템플릿이니 하는 쪽에 관심이 온통 쏠려 있는 modern C++의 산물이 아니다. C99에서 맨 처음 도입됐던 것을 C++11이 나중에 같이 받아들인 것이다.
애초에 #define 전처리기도 C++보다는 꽤 C스러운 물건이다. 거기에 또 다른 C의 냄새가 풀풀 풍기는 ...이 잘 결합한 것 같다.

전처리기에는 ##이라는 연산자가 있어서 기존 명칭의 스펠링에다가 뭘 앞뒤로 붙여서 새로운 명칭을 만들게 해 준다.
그것처럼 가변 인자 매크로의 내부에는 가변 인자들 묶음을 한꺼번에 나타내는 __VA_ARGS__라는 특수한 매크로 상수가 정의되어서 사용 가능하다. 가변 인자 지원을 위해서 언어 문법이 확장이라면 확장된 셈이다.

사실, 이게 문법도 변형이 존재한다..

#define my_printf(a, ...)   printf(a, __VA_ARGS__) //A형
#define my_printf(a, args...)   printf(a, ##args ) //B형

지금은 A형이 표준인데 GNU C에서는 B형도 존재했는가 보다. Visual C++에서는 B형은 지원되지 않는다.

요즘 가변 인자가 활발하게 쓰이는 분야 중 하나는 printf 가변 인자 스타일로 문자열을 포매팅하는 디버그 로그 쪽일 것이다.
개발자가 잠깐 보고 마는 정보이니 문자열까지 쓸 것도 없이 간단히 char buff[256]으로 때워도 무관할 것이고 굳이 C++ string이나 stream을 쓸 필요가 없다. 더구나 이거야말로 디버그 빌드 여부냐에 따라 각종 조건부 컴파일과 전처리기 치환이 절실히 필요한 분야이니.. 가변 인자 매크로는 생각보다 개발 명분과 정당성이 풍부해 보인다.

추신:
글을 다 써 놓고 나중에 알고 보니 C++도 variadic macro와 비슷한 개념이 더 괴물 같은 형태로 템플릿에 이미 도입되었다.;; 이름하여 variadic template. template<typename... T> void foo(T.. args) {} 이러면 args가 __VA_ARGS__와 얼추 비슷한 argument pack 역할을 하게 된다.
이것 말고도 온갖 복잡한 용법이 많다. 이거 예시를 보이기 위해서 C++ 코드에다가 굳이 printf를 호출하려고 애쓰는 걸 보니 뭔가 느낌이 짠하다.

4. 현재의 함수 이름을 나타내는 매크로 상수

ANSI C에는 디버깅을 위해 __FILE__, __LINE__처럼 현재 컴파일 되는 파일 이름과 줄 번호로 유동적으로 치환되는 표준 매크로가 정의되어 있다. 이런 게 디버그 로그 내지 assert failure 매크로에서 즐겨 쓰인다.

그런데 현업에서는 이 뿐만 아니라 현재의 코드가 소속되어 있는 함수 이름 문자열을 나타내는 매크로도 쓰인다.
ANSI C 급의 원조 표준은 아니지만 #pragma once나 __super처럼 업계에서 오랫동안 사실상의 표준이나 마찬가지였던 물건이 있는데.. 바로 __func__이다.

얘는 C++11에서는 결국 정식 표준으로 등재되기도 했다. C++ 문법과 관계 있는 물건은 아니니 가변 인자 매크로처럼 C99에서 먼저 도입됐던 것이 추후 수용된 게 아닌가 싶다.
그리고 __FUNCTION__이라는 바리에이션도 __func__과 동일한 역할을 한다.

Posted by 사무엘

2021/08/12 08:33 2021/08/12 08:33
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컴퓨터 소프트웨어계에는 이미 작성되어 있는 프로그램을 실제로 돌려 보지 않고(샌드박스 가상 머신 안에서..) 형태만 들여다보고는 버퍼 오버런이나 메모리 누출 같은 잠재적 위험성 및 논리 결함을 어느 정도 찾아 주는 '정적 분석'이라는 기술이 존재한다. 그 프로그램이 기계어 바이너리 형태이건, 고급 언어 소스 코드이건 형태는 무엇이건 상관없다.

그런데 정적 분석 툴은 그 누가 만든 것이라도 원천적으로 이론적으로 근본적으로 100% 정확하게 작동하지는 못한다.
이에 대해서 "아니 소스 코드가 무슨 자유 의지를 지닌 생명체도 아닌데 그 뻔한 로직을 분석해서 결과를 사전 예측하는 게 그렇게 어려운가? 단순히 소모하는 메모리와 계산량만 많아서 어려운 거라면 컴퓨터의 성능빨로 극복 가능하지 않은가? AI 기술을 접목하면 되지 않는가?" 처럼 생각하기 쉽다.

하지만 그렇지 않다. 그 말은 저런 차원이 아니다.
그런 함수는 단순히 현실적으로 구현하기가 어려운 정도가 아니라 논리 차원에서 모순에 빠지며 존재 불가능하기 때문이다. "모든 창을 막는 방패와 모든 방패를 뚫는 창 세트"와 동급으로 존재 불가능하다~! 창이나 방패의 제조 기술과는 무관하게 말이다.

가장~~ 원초적인 정적 분석 프로그램을 생각해 보기로 한다.
분석할 대상인 프로그램 코드, 그리고 그 프로그램에다가 넘겨줄 입력 데이터.
이 둘을 인자로 받아서 이 프로그램의 시시콜콜한 무슨 메모리 문제 따위를 진단하는 게 아니라..
이 프로그램이 무한 루프에 빠지지 않고 실행이 종료되기는 할지를 정확하게 판단해 주는 bool DoesThisProgramReturn(func, argument) 라는 가상의 함수 프로그램을 생각해 보자.

argument는 현실의 프로그램으로 치자면 명령 인자뿐만 아니라 프로그램이 파일이나 네트워크 형태로 읽어들이는 방대한 입력 데이터까지 모두 포함하는 개념이다. "일괄 처리 형태가 아니라 입출력이 실시간으로 들어오는 프로그램은요?" 이건 이 시점에서 그리 중요한 문제가 아니니 논외로 한다.
func는 뭐.. C/C++로 치면 기계어 코드를 가리키는 함수 포인터 정도로 생각하면 이해하기 편하겠다.

당연한 말이지만 저 함수 자체는 절대로 무한 루프에 빠지지 않고 언제나 유한 시간 안에 답이 나오는 게 보장된다. 무한 루프에 빠지는 프로그램을 의뢰했더라도 말이다. 그러므로 DoesThisProgramReturn(DoesThisProgramReturn, xxx)는 xxx로 무엇을 넘겨주건 그 정의상 리턴값이 언제나 true가 된다.

그럼.. 저 가상의 함수는 어떤 식으로 동작할지를 생각해 보자.
func가 가리키는 코드를 읽으면서 while(true); 같은 패턴을 발견한다거나,
더 구체적으로는 예전에 한번 거쳤던 state와 동일한 state로 이미 지났던 지점을 또 지나는 게 감지되면.. 이 프로그램은 실행이 끝나지 않는다는 결론을 내릴 수 있을 것이다.

이거 만델브로트(망델브로) 집합을 그릴 때 주어진 복소수의 발산 여부를 판별하는 것과 비슷하게 느껴진다.
배배 꼬인 복잡한 프로그램에서는 좀 어렵겠지만 그래도 도저히 불가능한 문제는 아니어 보이는데..??

하지만 튜링 기계는 우리가 흔히 생각하는 것보다 자유도가 더 높은 계산 모델이다.
메모리에 저장된 주소값에 해당하는 다른 메모리의 값을 마음대로 읽고 쓸 수 있을 뿐만 아니라(= 포인터) 거기 저장된 데이터를 코드로 간주해서 실행할 수도 있다(= 함수 포인터).

재귀 호출도 되고.. 또 앞서 살펴보았듯이 DoesThisProgramReturn 자신조차도 튜링 기계에서 실행되는 함수이기 때문에 DoesThisProgramReturn의 인자로 전달할 수 있다. 그리고 분석 대상인 타 함수가 얘를 또 호출할 수도 있다.
이런 상황까지 다 허용 가능해야 한다면 DoesThisProgramReturn의 존재 가능성은 굉장히 난감해진다.

아래와 같이.. DoesThisProgramReturn가 true라고 판정한(= 실행이 끝난다) func에 대해서는 "반대로" 자신이 무한 루프로 가 버리고, 실행이 끝나지 않는 함수에 대해서는 실행을 끝내는 HangIfReturns이라는 함수를 정의해 보자.

bool HangIfReturns(func) {
    if (DoesThisProgramReturn(func, func)) while(true);
    return true;
}

그러니 HangIfReturns(DoesThisProgramReturn)을 하면.. 얘는 무한 루프에 빠지게 된다.
DoesThisProgramReturn은 자기 자신에 대해서는 앞서 정의한 바와 같이 언제나 true를 되돌리고(= 늘 깔끔하게 실행 종료) if문을 만족하기 때문이다. 여기까지는 쉽다.

하지만 반대로 HangIfReturns가 DoesThisProgramReturn의 인자로 들어가면 어떤 일이 벌어질까? DoesThisProgramReturn(HangIfReturns, HangIfReturns)는 리턴값이 무엇이 되는 게 이치에 맞을까? 이제 좀 머리가 복잡해질 것이다.

DoesThisProgramReturn(HangIfReturns, HangIfReturns)가 true라면.. HangIfReturns 안의 if문은 true가 되므로 HangIfReturns은 무한 루프에 빠진다. 그러면 저 함수의 리턴값은 원래 false가 되어야 하게 된다.
반대로 저 리턴값이 false라면.. 역시 이제 HangIfReturns는 실행이 깔끔하게 종료되므로 저 함수의 리턴값을 정면으로 부정하는 결과가 나온다.

요컨대 HangIfReturns가 무한 루프에 빠지는지의 여부는 DoesThisProgramReturn의 리턴값에 따라 달라지는데, 이 과정에서 서로 물고 무는 구조적인 모순이 발생하는 셈이다.
이 모순은 DoesThisProgramReturn라는 함수가 존재한다는 가정으로부터 비롯되었다. 그러니 튜링 기계 하에서 다른 코드의 실행 종료 여부를 완벽하게 판단하는 코드를 똑같은 튜링 기계 기반으로 구현하는 것은 불가능하다는 것이 입증된다.

이 논리는 "정지 문제"(halting problem)이라고 불리며, 컴퓨터라는 기계의 계산 가능 범위를 고민하게 하는 매우 탁월한 통찰이다. 이걸 처음으로 생각해서 논문으로 발표한 사람이 바로 그 이름도 유명한 앨런 튜링이다.

과학 철학에서 "반증 가능한가", 천문학에서 "관측 가능한가"처럼.. 전산학에서는 "계산 가능한가, 튜링 기계를 돌려서 답을 구할 수 있는 문제인가"가 중요한 고민거리가 된다. 계산 자체가 이론적으로 가능해야 그 다음 관심사는 "실용적으로 유의미한 시간 만에 빨리 해결할 수 있는가?", 더 구체적으로는 "입력 크기 N에 관한 다항식 급의 시간 안에 해결 가능한가 (팩토리얼이나 지수 함수 급이 아니라)"라는 시간 복잡도가 될 것이다.

TSP(순회하는 세일즈맨) 문제 같은 NP-완전 문제는 이론적으로 알려진 시간 복잡도가 너무 높기 때문에 실생활에서는 적당히 성능이 좋은 다항 시간 근사 알고리즘이 쓰인다.
그래도 정지 문제는 3-SAT 문제라든가 NP-완전처럼 시간 복잡도를 따지는 증명보다는 덜 난해하고 직관적인 설명도 가능하기 때문에 수식 없이 블로그에다 증명 방식을 소개도 할 수 있다. 현실에서는 논리적으로 100% 완벽하고 헛점이 없고 100% 정확하게 동작하지는 못하지만 그래도 현실적으로 충분히 정확하고 속도도 적절한 각종 소스 코드 정적 분석 기능이 개발되어 쓰이고 있다.

Posted by 사무엘

2021/05/24 19:36 2021/05/24 19:36
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1. 비트 연산 관련 버그

프로그래머가 살면서 설마 컴파일러의 버그를 볼 일이 얼마나 될까? 이건 마치 버스· 트럭· 택시 등 운전으로 먹고 사는 기사 아저씨가 잘 가다가 차량의 엔진 결함이나 급발진을 경험하는 것만큼이나 끔찍한 경험일 것이다.

본인은 최적화 옵션을 빡세게 주고 나면 Visual C++ 컴파일러가 비트 연산 쪽으로 유난히도 말귀를 못 알아먹는 현상을 종종 목격했다.
7년쯤 전에 VC++ 2010 기준으로 (1) bit rotate 연산을 <<, >> | 따위로 구현한 게 제대로 동작하지 않는 것을 목격했다. 그 함수만 #pragma를 줘서 최적화를 강제로 꺼야 오류가 발생하지 않았다.

그리고 2019년쯤에는 (2) WORD, BYTE 따위를 비슷한 연산으로 한데 합쳐서 DWORD를 만들려고 했는데.. 이것도 변수 내용을 강제로 로그를 찍으면 문제가 없지만 간단하게 값만 되돌리게 하면 틀린 값이 돌아왔다.
인라인 함수, 매크로 함수, 최적화 강제 해제 등 별별 방법을 써도 소용없어서 결국은 무식하게 memcpy로 값을 오프셋별로 강제 복사해서 문제를 회피해야 했다.

그 뒤, 19.5.x급으로 그 당시로서는 최신 업데이트가 적용됐던 Visual C++ 2019에서 더욱 황당한 일을 겪었다.
내가 하고 싶은 일은 8비트 char 값을 그대로 부호 없는 형태로만 바꿔서.. 즉, -3을 253으로만 바꾼 뒤 다른 산술 연산 처리를 하는 것이었다. 그런데 (3) 컴파일러가 말귀를 못 알아듣고 숫자를 32비트로 취급하면서 앞에 0xFFFFFF00를 제멋대로 붙였다.

숫자는 내가 기대한 것보다 엄청나게 큰 값으로 바뀌었으며, 프로그램은 이 때문에 오프셋 계산을 잘못해서 메모리 오류가 발생했다. 내가 아무리 강제 형변환 연산을 집어넣어 줘도 오류는 없어지지 않았다. 계산값에다가 원래는 할 필요가 없는 &0xFF 필터링을 강제로 하거나, 이 역시 최적화를 꺼야만 오류가 사라졌다. 이런..

이 세 사례는 모두 비트 연산 + 최적화와 관련된 컴파일러의 난독증이라는 공통점이 있었다. 2010으로 32비트 코드를 빌드하던 시절이나, 2019로 64비트 코드를 빌드하던 시절이나 마찬가지이니.. 딱히 버전과 아키텍처를 가리지도 않는 것 같다.

더 자세한 정황을 나열하지 못하는 이유는 이것들이 전부 방대한 회사의 코드를 취급하다가 발생한 일이기 때문이다. 그래서 동일 문제를 재연할 수 있는 최소한의 케이스를 따로 분리할 수가 없다. 그 함수만 텅 빈 프로젝트에다가 떼어내서 돌리면 당연히 문제가 발생하지 않는다.
하지만 동일 코드를 사용하여 macOS, 안드로이드 등 타 플랫폼에서 돌아가는 제품에서는 버그가 발생하지 않으니 이건 일단 Visual C++만의 문제라고 봐야 할 듯하다.

2. UTF-8 지원 여부와 미스터리한 오동작

Windows는 전통적으로 ANSI 인코딩(?) 천국이던 운영체제였다. 그래서 유니코드 자체는 진작부터 지원했지만 UCS-2 내지 UTF-16 같은 별도의 2바이트 단위 인코딩 형태로만 지원하는 것을 선호했다. 1바이트 단위 인코딩인 UTF-8의 형태로 지원하는 것에는 대단히 보수적이고 인색했다.

오죽했으면 Visual C++이 취급하는 리소스 스크립트 *.rc라든가 resource.h의 기본 포맷도 유니코드 기반으로 바뀌긴 했는데.. UTF-8이 아니라 UTF-16으로 바뀌었다. 거 참..

그래도 세월이 흐르니 마소에서도 대세를 거스를 수 없는지라, 명령 프롬프트에서 제한적이나마 65001 UTF-8 코드 페이지를 지원하기 시작했다. Windows 10 19xx 버전부터는 메모장이 기본으로 지정하는 텍스트 저장 인코딩이 UTF-8로 바뀌기도 했다.
심지어 Visual C++ 컴파일러 역시 UTF-8 인코딩의 소스 코드를 인식하기 시작했다. 단...!! 이건 2% 부족한 아쉬운 면모가 좀 있다.

바로.. 파일 앞부분에 BOM이 있을 때만 UTF-8로 인식한다는 것이다. 그렇지 않으면 그냥 ANSI이다.
소스 코드의 인코딩을 강제로 지정하는 옵션이 소스 코드 내부에 #pragma 같은 형태로 좀 있었으면 좋겠지만 그렇지는 않다. #pragma code_page라는 게 있긴 한데, C 문법을 일부 빌려 온 리소스 스크립트에만 쓰인다.
파일 내부 대신, 컴파일러의 옵션으로 /source-charset:utf-8 요런 게 존재하고, 줄여서 그냥 /utf-8이라고만 해도 된다.

생각해 보면 설정이 하나만 있는 것으로 충분하지 않다. 소스 코드 자체는 인코딩이 UTF-8인데 그 안에서 L로 둘러싸이지 않은 "한글"이라는 문자열 리터럴은 KS X 1001로, 즉 길이가 4바이트이고 전체 크기가 5바이트인 문자열을 의도한 것일 수 있다. 그렇게 실제로 의도된 인코딩을 지정하는 옵션은 /execution-charset이라고 따로 있으며, /utf-8은 두 charset을 모두 utf-8로 지정한 것과 같은 효과를 낸다.

그런데 컴파일러는 그렇게 인식시키면 되지만 에디터의 동작에 여전히 함정이 남아 있다.
BOM도 없고 딱히 한글· 한자 같은 문자도 없이 모든 문자열이 간단한 1바이트 숫자· 알파벳 따위로만 구성된 평범한 파일의 경우, Visual Studio IDE는 얘를 기본적으로 ANSI 인코딩 파일로 간주한다. 그 파일에 나중에 한글· 한자가 부주의하게 추가된다면 인코딩이 영락없이 잘못 지정될 수 있다. 이 기본 동작을 고치는 방법이 있는지는 난 아직 모르겠다.

그런데 그렇다고 BOM을 넣어 버리면..?? BOM은 Windows 동네에서나 통용되지, 리눅스 등 타 운영체제에서는 그냥 민폐 덩어리인 문자이다. 소스 파일의 앞에 저런 문자가 떡 있으면 컴파일러가 잘못 먹고 체하는 수가 있다.
그러니 한 소스를 여러 플랫폼에서 공유하는 경우, 모든 코드의 인코딩은 그냥 닥치고 BOM 없는 UTF-8로 통일하는 게 안전하다. 이 문제에 관한 한은 Visual C++이 타 빌드 툴들의 표준 관행에 맞춰 줘야 한다. BOM는 이식성을 저해하기 때문이다.

모종의 이유로 인해 Visual C++에서 소스 코드의 인코딩이 잘못 인식되면 빌드 과정에서 깨진 문자가 있다고 C4819라는 경고가 발생한다. 깨진 문자가 주석 내지 조건부 컴파일에 걸려서 어차피 빌드되지 않는 영역에 있을 때는 저게 딱히 문제될 게 없다. 단지, 문자열 리터럴 내부에 들어있던 한글· 한자가 깨지면 심각한 문제가 될 것이다.

그런데 내 경험상.. 주 번역 단위에 해당하는 소스 파일과, 걔가 인클루드 하는 헤더 파일 간에 인코딩이 다를 때도 상당히 골치 아픈 문제가 발생하곤 했다.
C4819 말고도 C4828이라고 파일의 줄 수가 아닌 오프셋 운운하면서 굉장히 기괴한 경고가 떴다. 최신 컴파일러에서는 이 경고가 삭제되었는지 조회되지도 않더라.

그리고 정말 믿을 수 없지만 컴파일러가 완전히 뜬금없는 에러를 내면서 동작을 멈췄다. 실제로 문법 오류가 전혀 없는 구문에서도 쓸데없는 에러가 발생했으며, 그 소스 파일에 실제로 존재하지 않는 칸 번호를 언급하기도 했다.
이렇게만 말하는 나도 황당하고 읽는 분들도 상황을 받아들이지 못하시겠지만.. 내가 실제로 겪은 상황이 저랬다.

이 역시 회사에서만 겪었기 때문에 정확· 엄밀하게 재연 케이스를 만들지는 못하겠다. 아까 얘기했듯이 (1) /utf-8 옵션을 global하게 준 상태에서 소스와 헤더 파일들의 인코딩이 충돌 난 것, 그리고 아마도 (2) precompiled 헤더를 쓰는 소스와 그렇지 않은 소스가 한 프로젝트 안에서 좀 뒤섞여 있는 것, (3) namespace와 using이 좀 복잡하게 얽혀서 인텔리센스도 오락가락 하는 상황인 것이 다 조금씩 영향을 주지 않았을까 생각된다.

이 난국은 모든 코드의 인코딩을 BOM 없는 UTF-8로 정리하고, 모든 코드에다가 한글로 dummy string을 만들어서 Visual Studio IDE가 파일을 ANSI (cp949) 인코딩으로 잘못 저장하는 일이 없게 조치를 취함으로써 해결되긴 했지만..
그때 그 문제가 왜 발생했으며 그 상황을 어떻게 재연할 수 있는지는 모른 채 미스터리로 남게 되었다.

회사에서는 길지 않은 기간 동안에도 이 정도의 이상한 버그를 몇 차례 경험했는데.. 개인적으로 날개셋 한글 입력기를 20여 년 가까이 만들어 온 동안은 컴파일러의 버그를 경험한 적이 거의 없다는 것이 참 신기하다. IDE야 불필요하게 다운되거나 뻗는 버그를 여럿 경험했지만 컴파일러가 문제를 일으킨 적은 없었다.
모든 코드가 깔끔하게 KS X 1001 레거시 인코딩이고, 회사 코드보다는 규모가 작고 모듈 구조가 깔끔하고, 전부 precompiled 헤더를 사용하기 때문이 아닌가 생각한다.

소스 코드의 인코딩이 UTF-8이 아니거나, UTF-8이더라도 앞에 BOM이 있는 것 자체를 경고로 처리하는 건 너무 과격할까? 그리고 #include에서 경로 지정을 /가 아닌 \로 한 걸 경고로 처리하는 옵션도 있으면 좋겠다. 이런 건 Windows 환경에서나 통용되지 밖에서는 전부 민폐 에러 요인이 되기 때문이다. 본인이 직장의 공동 작업 과정에서 종종 실수했던 적도 있는 사항들이다.

3. 인텔리센스의 오동작

끝으로, 이건 실제로 생성된 exe/dll의 동작과 관계 있는 치명적인 문제는 다행히 아니지만.. Visual C++ IDE가 텍스트 에디터에서 사용하는 인텔리센스도 일부 특이한 상황에서는 말귀를 못 알아듣고 오동작할 때가 있다.

본인이 겪은 경우는 클래스(가령 A)의 선언 내부에 MFC의 DECLARE_DYNAMIC 같은 복잡한 custom 매크로를 넣은 뒤, 곧장 private/public/protected 같은 접근 권한 지정자가 나올 때이다. 그러면 인텔리센스가 그 뒤에 이어지는 멤버 및 내부 enum/class (가령 B) 따위 선언을 파싱을 제대로 못 한다. ClassView를 보면 A의 멤버 목록에 B의 멤버들이 잘못 표시되며, B 선언 이후에 등장하는 A의 진짜 멤버들은 전혀 인식되지 않는다.

ClassView뿐만 아니라 텍스트 에디터에다 불러온 소스 코드에서도 각종 경고와 에러 밑줄이 A의 멤버들이 누락된 것처럼 쭈루룩 뜬다.
그렇기 때문에 A 클래스의 구현부에서는 인텔리센스와 자동 완성, 심벌 위치 조회 같은 기능들을 활용하지 못하면서 코딩을 꽤 불편하게 해야 한다.

이런 초보적인 문제는 Visual C++ 6 ncb 시절에나 보던 게 아니었나? 왜 발생하는지 모르겠다.
최신 업데이트를 적용한 Visual C++ 2019에서도 동일하게 발생한다. 본 컴파일러가 아니라 인텔리센스 컴파일러이니 딱히 특정 Visual C++ 컴파일러 툴킷만의 문제도 아닐 것이다.

뾰족한 해결책은 없고, 인텔리센스를 헷갈리게 하는 그 문제의 매크로를 클래스 선언의 맨 앞이 아니라 맨 뒤로 옮김으로써 문제를 회피할 수 있었다. 흠...

4. 도킹 하다가 뻗음

역시 컴파일러가 아닌 IDE 얘기이고, 옛날 버전에서만 발생하는 문제이기 때문에 지금 큰 의미는 없지만..
Windows 10 19xx대 버전부터인가 Visual Studio 2013 (그리고 아마 2015도)에서 각종 문서 편집 창이나 보조 윈도우(출력, 속성, 디버그 등등)를 어디에든지 도킹을 해서 붙이면 프로그램이 뻗어 버린다.

2010이 언제부턴가 실행될 때 Microsoft.Vsa.tlb 파일이 없다는 에러를 내는 것과 비슷한 현상인 것 같다. 그래도 얘는 정상 실행은 되고 프로그램 사용에 문제가 없는 반면, 저건 창을 내 마음대로 배치할 수 없게 만들고 프로그램이 뻗기까지 하기 때문에 상당히 심각한 문제이다.
저런 단순 UI는 운영체제건 VS건 한번 만들고 나서는 고칠 일이 없는 기능일 것 같은데.. 둘 다 내부적으로 뭘 건드리길래 이런 부작용이 발생하는 걸까..??

하긴, 더 옛날엔 Visual Studio 2005도 Windows Vista에서 실행하려면 sp1에다가 Vista 지원 추가 패치까지 설치해야 겨우 돌릴 수 있었다. 아래아한글 2005와 2007도 Vista 이후의 운영체제에서 실행하려면 업데이트부터 대판 설치해야 했었으니 이런 예가 전혀 없지는 않구나.

어떤 프로그램이 후대의 운영체제에서 단순히 GUI나 외형의 glitch 정도가 발생하는 걸 넘어 아예 뻗고 실행이 안 되는 건.. 대부분 보안 강화 때문이지 싶다. 문서화되지 않고 미래에 얼마든지 달라질 수 있는 특성이나 동작에 의존하게 프로그램이 만들어진 경우야 걔의 잘못이겠지만, 흔한 경우는 아닐 것이다.

Posted by 사무엘

2021/05/19 08:35 2021/05/19 08:35
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프로그래밍에서 메모리를 가리키는 포인터라는 건.. 그 특성상 돌아가는 컴퓨터의 machine word와 크기가 동일하다. 하지만 현실에서 포인터(= 메모리 주소)를 구성하는 모든 비트가 골고루 쓰이는 일은 몹시 드물었다.

먼저, 컴퓨터의 실제 메모리 양이 포인터가 가리킬 수 있는 범위보다 훨씬 적다. Windows의 경우, 32비트 시절에는 user mode에서는 대부분의 경우 포인터의 상위 비트가 언제나 0이었던 것이 잘 알려져 있다(하위 2GB까지만 사용).
하물며 64비트는 공간이 커도 너무 크기 때문에 가상 메모리 관리 차원에서도 아직은 40~48비트까지만 사용한다. 상위의 무려 16비트가량이 쓰이지 않는다는 것이다. 램이 32GB여도 겨우 35비트면 충분하니까..

가난하고 배고프던 20세기 16비트 시절에는.. 반대로 포인터 하나만으로 겨우 몇백 KB~수 MB 남짓한 메모리도 한번에 다루지 못했다. 그래서 far 포인터니 huge 포인터니 별 삽질을 다 해야 했는데 그때에 비하면 지금은 격세지감이 따로 없다.

저렇게 상위 비트뿐만 아니라 하위 비트도 마찬가지이다. padding, align 같은 이유로 인해, 메모리 할당 함수의 포인터 리턴값이 홀수가 될 일은 일반적으로 없다. 아니, 겨우 2의 배수가 아니라 4나 8의 배수가 될 수도 있으며, 이 경우 하위 2~3개 비트도 0 이외의 값을 가질 일이 없게 된다.

그러니 포인터를 저장하는 공간에서 0 이외의 값이 들어올 일이 없는 비트에다가 자신만의 정보를 넣는 꼼수를 부리는 프로그램이 예로부터 줄곧 존재해 왔다.
이거 무슨 변태 같은 짓인가 싶지만.. 이제 막 32비트로 넘어가긴 했지만 아직 가정용 컴퓨터들의 평균적인 메모리 양이 수 MB대밖에 안 됐던 시절이 있었다. 이때는 메모리가 부족해서 하드디스크 스와핑이 일상이었다. RAM을 1바이트라도 더 아끼는 최적화가 필수였다.

가령, 다재다능한 자료구조인 빨강-검정 나무를 생각해 보자.
노드의 색깔을 나타내는 겨우 1비트짜리 정보를 위해서 굳이 bool 멤버를 추가하는 건 굉장한 낭비라는 생각이 들지 않는가? 단 1비트 때문에 구조체 패딩까지 감안하면 무려 2~4바이트에 달하는 공간이 매 노드마다 허비되기 때문이다.
안 그래도 노드의 내부엔 left/right 같은 딴 노드 포인터가 있을 것이고, 포인터 내부에 쓰이지 않는 1비트 공간이 있으면 거기에다 색깔 정보를 박아 넣고 싶은 생각이 들 수밖에 없다. 비트필드와 포인터의 union 써서 말이다.

물론, 그렇게 0으로만 채워지던 공간을 운영체제에서도 나중에 유의미하게 사용하기 시작하면.. 그 꼼수 프로그램은 재앙을 맞이하게 된다.
대표적인 예로 마소에서는 32비트 기준으로 사용자:커널이 통상적인 2GB:2GB가 아니라 3GB:1GB로 주소 공간을 분할하는 기능을 Windows에다가 추가했다.

이러면 사용자 모드의 포인터도 2GB가 넘는 영역에 접근할 수 있으며 최상위 비트가 1이 될 수 있다. 그런데 포인터의 최상위 비트를 자기 멋대로 사용하고 있는 프로그램은.. 뭐 메모리 뻑나고 죽을 수밖에 없다.
64비트 환경에서는 겨우 1비트가 아니라 상위 word 전체를 다른 용도로 전용해도 당장 이상이 없으며 이 추세가 앞으로 몇 년은 가지 싶다. 컴퓨터의 램이 256~512GB나 1테라까지 간다면 모를까..

요즘 컴퓨터야 메모리가 워낙 많고 풍족하니, 굳이 저런 꼼수를 동원하는 프로그램은 별로 없을 것이다.
하지만 저 때가 되면 또 꼼수 부리는 말썽꾸러기 프로그램과의 호환성 때문에 주소 공간을 옛날처럼 상위 16~32GB까지로 봉인하는 옵션 같은 게 또 등장할지도 모른다.;;; HIGH_DPI_AWARE처럼 LARGE_ADDRESS_AWARE 시즌 2 말이다.

여담이지만 Windows의 경우, 실행 파일은 시작 주소가 언제나 64KB의 배수 단위로 부여되기 때문에 HINSTANCE/HMODULE은 아래쪽은 무려 word 덩어리가 언제나 0이 된다. 이 특성을 이용해서 운영체제의 LoadLibraryEx 함수도 하위 몇 비트를 자기 마음대로 활용하기도 한다.

※ 나머지 메모

(1) unsigned 타입에 대해서 단항 연산자 -를 적용해서 -a 이런 값을 구하는 코드를 우연히 보고는 개인적으로 신박하다는 생각이 들었다. 흐음~ Visual C++의 경우 이건 원래 경고인데, 요즘 버전에서는 더 엄격하게 에러로 처리하는가 보다.
-a는 2의 보수의 특성상 ~a+1과(비트 not보다 1 크게) 완전히 동일한 효과를 내며, 앞에 0을 붙여서 이항 연산자로 만들어도 에러를 회피할 수 있다.

(2) ANSI C에서는 함수의 prototype을 선언할 때 매개변수 리스트에 타입만 써 넣고 이름을 빼먹으면 안 된다는 걸 최근에야 알게 됐다.
아니 도대체 왜..? 거기서 매개변수의 이름은 거의 잉여 옵션에 불과할 텐데.. void func(int);라고만 쓰면 틀리고 void func(int x);라고 아무 이름이라도 붙여야 된다는 것이다.
이건 먼 옛날에 C언어에서 void func(a) int a; 같은 구닥다리 문법이 쓰이던 시절의 잔재인 것 갈다.

Posted by 사무엘

2021/05/15 08:35 2021/05/15 08:35
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