>>> 터보 C의 깊은 곳 <<< 제1회 근거리/원거리/거대 포인터의 특징 글/임인건 (서울대 기계공학과4) --------------------------------------------------------------------- 1 본문에 앞서 --------------------------------------------------------------------- 작년 12월을 끝으로 마감된 "정복 터보 C"라는 연재 이후로 개인 사정 때문에 마소에 두문 불출했었는데, 이번에 기회가 닿아서 새로 연재를 시 작하게 되어서 반갑게 생각한다. 그런데 잡지라는 매우 제한적인 환경 탓 으로 인해 한정된 지면에 보다 많은 정보를 축적시키려다 보니 아무래도 글이 딱딱해질 수밖에 없을 것 같아 양해를 먼저 구한다. 이번 연재에서 다룰 내용은, 지난 "정복 ..."와는 달리 중간 과정을 훌쩍 건너뛰어서, 터보 C를 다루는 데 있어서 상당히 고급 기법에 속하는 것들로 꾸밀 생각이다. 최종 목표로는 터보 C와 어셈블리 또는 (사정이 허 락하면) 터보 파스칼과의 링크로 정할 계획이고, 그에 따라 우선은 링크에 앞서 그 기초가 되는 내용을 이번 호와 다음 호에 걸쳐서 다룰 작정으로 있다. 그 기초로서 이 달에는 근거리/원거리/거대 포인터(near/far/huge poi nter)의 특징 및 차이점에 대하여 자세히 알아보고, 다음 달에는 터보 C가 제공하는 6가지의 메모리 모델(memory model)에 관하여 개략적으로 설명한 뒤 그 중에서 특히 소형(small)과 대형(large) 모델에 관하여 집중적으로 알아볼 것이다. 더불어 근거리/원거리 호출(near/far call)의 차이점에 대 해서도 설명할 것이다. 다음으로, 현재까지 이번 연재에 관한 참고 자료로는 Turbo C User's Guide의 마지막 장인 "Advanced Programming in Turbo C"가 거의 유일한 실정이므로 연재의 내용도 그 자료에 준하여 설명할 계획이다. 다만 거기 서 필요없는 내용들을 소폭 삭제하고 빈약한 내용은 대폭 보완하여 독자들 이 터보 C의 깊은 곳까지 이해하는 데 별 어려움이 없도록 할 것이다. 부연하여 이번 연재는 그 특성상 반드시 8086/8088의 각종 구조와 어 셈블리 언어에 대하여 꽤 알고 있으며, 터보 어셈블러나 매크로 어셈블러 의 사용법도 역시 어느 정도까지는 알고 있다고 가정하고 진행할 수밖에 없을 것 같다. 그리고 여태까지는 필자가 글투를 다소 가볍게 했었는데 이 번 연재는 내용이 워낙 기술적이라서 글의 진행에 방해가 되지 않도록 하 기 위해 가급적이면 그런 글투를 자제할 생각으로 있다. --------------------------------------------------------------------- 2 iAPx86군(family) --------------------------------------------------------------------- 다 알다시피 각종 IBM-PC에 쓰이는 CPU는 한 가지가 아니다. 16비트 레지스터에 20비트(1M 바이트)의 번지 지정이 가능한 8086부터 시작해서, 같은 16비트급이지만 8비트 버스를 가지는 8088, 역시 16비트이지만 24비 트(16M 바이트)의 번지 지정이 가능한 80286, 32비트급의 80386, 그리고 8 0386의 기능에 캐쉬 메모리와 수치 보조프로세서를 내장시킨 가장 최근의 i486이 있다. 그 밖에 생소한 80186도 있다. 하지만 이 6개의 CPU들은 모두 운명적으로 8086의 상위 호환성을 가지 고 있고 그들을 총칭하여 iAPx86 또는 80x86군(family)라고 부른다. 때문 에 모든 CPU 상에서 도스가 돌아갈수 있고 따라서 우리는 원조격인 8086 의 구조에 대해서만 집중적으로 캐는 것으로 족하다. 덧붙여서 80286급 이 상에서는 8086과의 호환성을 위해 실제 모드(real mode)라는 것을 지원한 다. 그러므로 앞으로의 모든 내용은 8086 호환의 실제 모드에 관한 것이라 는 것을 전제하니 착오없기 바란다. --------------------------------------------------------------------- 3 8086의 구조 --------------------------------------------------------------------- 8086 어셈블리를 알고 있으면 8086의 구조야 당연히 알고 있겠지만 내 용 전개의 수순을 맞추기 위해서 간략하게나마 8086의 구조에 대하여 언급 을 안 할 수가 없겠다. 3.1 8086의 레지스터 8086에는 16비트 단위로 모두 12개의 레지스터와 거기에 추가로 플랙 레지스터와 IP가 있다. 이 중에서 IP를 제외한 나머지는 터보 C가 직접 제 어할 수 있다. 즉 값을 읽어 낼 수도 있고 CS를 제외한 나머지에는 직접 값을 저장할 수도 있다. 이들 레지스터의 구성은 <그림 1>과 같다. <그림 1> 8086의 레지스터 --------------------------------------------------------------------- 일반 목적의 레지스터 +---------+---------+ AX | AH | AL | 누산기(accumulator) +---------+---------+ BX | BH | BL | 베이스(base) +---------+---------+ CX | CH | CL | 계수(count) +---------+---------+ DX | DH | DL | 데이터(data) +---------+---------+ MSB LSB 세그먼트 레지스터 +-------------------+ CS | | 코드 세그먼트 +-------------------+ DS | | 데이터 세그먼트 +-------------------+ SS | | 스택 세그먼트 +-------------------+ ES | | 여분 세그먼트 +-------------------+ (extra segment) 특수 목적의 레지스터 +-------------------+ SP | | 스택 포인터 +-------------------+ BP | | 베이스 포인터 +-------------------+ SI | | 전송원 색인 +-------------------+ (source index) DI | | 전송지 색인 +-------------------+ (destination index) 플랙 레지스터 +-+-+-+-------+-+-+-+ | | | | o o o | | | | +-+-+-+-------+-+-+-+ MSB LSB --------------------------------------------------------------------- 3.2 터보 C 내부에서의 각 레지스터의 쓰임새 --------------------------------------------------------------------- AX 각종 정수 연산 등에 쓰인다. BX 원거리 포인터(far pointer)의 옵셋(offset)으로 쓰인다. CX 8086의 각종 순환 명령(loop instruction)에 쓰인다. DX 데이터 처리에 관계된 몇몇 명령에 쓰인다. CS DS SS ES 각각 코드, 데이터, 스택, 여분 세그먼트의 시작 번지(패러 그래프 단위)값을 가진다. 이 16비트값들과 지정된 16비트 의 옵셋이 조합되어 20비트의 절대 번지가 만들어진다. SP 스택 세그먼트의 옵셋이며, 스택상에서 가장 꼭대기(가장 낮은 번지)의 현재 위치를 가리킨다. BP 역시 스택 세그먼트의 옵셋이며 SP와는 별도의 보조 역할을 가지는 또 하나의 스택 포인터이다. 터보 C 내부에서는 스 택상에 저장되어 있는 함수의 매개변수 및 자동변수(automa tic variable)를 참조하기 위하여 쓰인다. SI DI 원래는 다른 기능을 가지지만 터보 C에서는 레지스터변수를 지원하기 위해 쓰인다. --------------------------------------------------------------------- --------------------------------------------------------------------- 4 8086의 메모리 관리 방식 --------------------------------------------------------------------- 4.1 세그먼트와 옵셋 8086 CPU는 20비트, 즉 최대 1M바이트의 번지 공간(address space)을 가진다. 그러나 직접적으로는 한번에 64k바이트까지밖에 제어할 수 없도록 설계되어 있다. 그 이유로는 메모리 관리상의 효율과 처리 속도의 증대를 들 수 있겠지만, 원래는 8비트급 8080과의 상위 호환성을 유지하기 위해서 그러한 개념이 도입된 것이다. 8080의 번지 공간은 64k바이트로 제한되어 있지 않은가? 따라서 1M바이트의 공간을 64k바이트의 번지 공간으로 나누 어 효과적으로 제어하기 위해 "세그먼트(segment)"라는 새로운 개념이 도 입된다. 그 개념에 의하면 1M바이트의 공간 중에서 4개의 특정 64k바이트 부분 을 정해서 각각 코드, 데이터, 스택, 여분(extra) 세그먼트라고 부른다. 따라서 최대 256k바이트의 공간을 직접 참조할 수가 있고 그 외의 공간은 직접 참조할 수가 없다. 여기서 코드 세그먼트는 기계어 명령(machine instruction)이 놓여 있 는 곳이고 데이터 세그먼트는 각종 데이터(변수 등)이 놓이는 곳이고, 스 택 세그먼트는 물론 스택이다. 그 밖에 여분 세그먼트는 추가적인 데이터 가 놓이는 곳이며 대개 데이터 세그먼트 공간 외부의 다른 64k바이트 공간 을 직접 참조하기 위하여 쓰인다. 이들 세그먼트는 각각 CS, DS, SS, ES라는 16비트의 세그먼트 레지스 터에 의해 그 시작 번지가 결정된다. 그런 다음 그 시작 번지에 또 다른 1 6비트의 옵셋이 조합되어 20비트의 절대 번지가 얻어진다. 이 때 각 세그먼트의 옵셋으로 쓰이는 레지스터들은 미리 결정되어 있 다. 맨 먼저 IP는 CS의 옵셋이고, SP와 BP는 SS의 옵셋이다. 그 외의 모든 번지 참조 명령은 특별히 지정하지 않는 한 DS의 옵셋으로 간주되며, ES의 옵셋은 특별히 지정하지 않는 한 별도로 존재하지는 않는다. 4.2 절대 번지의 계산 16비트의 세그먼트값과 16비트의 옵셋을 조합하여 20비트의 절대 번지 를 얻기 위해서는 특별한 계산 방식이 사용된다. 예를 들어 데이터 세그먼 트 레지스터(이하 간단히 DS)가 0xb000이고 일반 목적의 BX가 0x05a9라고 하자. 이 두 값으로 절대 번지를 얻기 위해 CPU는 우선 DS를 좌로 4번 쉬 프트시킨다. 즉 DS에 16(0x10)을 곱하여 20비트의 값으로 만든다. 그런 다 음 옵셋을 거기에 더한다. 결과적으로 0xb0000 + 0x05a9 == 0xb05a9가 얻 어진다. <그림 2>를 보기 바란다. 참고로 이 번지는 단색 모니터에서 화면 좌표 (10, 10) 위치의 문자와 그 속성이 저장되어 있는 곳이다. <그림 2> 절대 번지의 계산 --------------------------------------------------------------------- * 세그먼트값 DS (1010 0000 0000 0000) 옵셋 BX (0000 0101 1010 1001) 좌로 4번 쉬프트된 값 * 위의 경우 절대 번지의 계산 방법은... | | 쉬프트된 세그먼트값 (1010 0000 0000 0000 0000) == 0xb000 * 0x10 옵셋 +) (0000 0101 1010 1001) == 0x05a9 -------------------------------------------- (1010 0000 0101 1010 1001) == 0xb05a9 * C의 수식으로 하면 (unsigned long)0xb000 << 4 + 0x05a9 -> 0xb05a9 | +----- 캐스트 연산자가 반드시 필요 --------------------------------------------------------------------- 여기서 알 수 있듯이 세그먼트 레지스터는 항상 1M바이트의 번지 공간 을 16바이트 단위로 건너뛰면서 가리키게 된다. 즉 DS가 0xb000이면 실제 로 DS가 가리키고 있는 번지(데이터 세그먼트의 시작 번지)는 0xb0000이 된다. 쉽게 말해서 세그먼트 레지스터의 값에 16진수로 0을 오른쪽 끝에 덧붙인 값이 실제의 세그먼트 시작 위치가 된다. 참고로 이러한 16바이트 의 단위를 패러그래프(paragraph)라고 부른다. 이 용어에 의하면 우리는 " 세그먼트는 항상 패러그래프 경계에서 시작한다"라고 말할 수 있다. 그런데 절대 번지는 CPU가 계산해서 쓸 따름이고 우리가 실제로 사용 하는 값은 세그먼트와 옵셋의 조합이기 때문에 그에 대한 표기법이 필요해 진다. 세그먼트와 옵셋 조합의 표준 표기법은 다음과 같다. +---------------+ +-----------+ | 세그먼트:옵셋 | 예 | B000:05A9 | +---------------+ +-----------+ 즉 세그먼트와 옵셋의 값을 4자리의 16진수(보통 대문자)로 표기하고 그 사이에 콜론을 하나 삽입하도록 약속이 되어 있다. 한편 세그먼트는 패러그래프 경계라면 어느 곳에서나 시작할 수 있기 때문에 어느 한 절대 번지를 지정하기 위한 세그먼트:옵셋 조합은 유일하 지 않다. 예를 들어서 아래는 모두 똑같이 0xb05a9 번지를 지정하는 조합 들이다. AFFE:05C9 -+ AFFF:05B9 | B000:05A9 | 모두 동일한 0xb05a9번지를 지정한다. B001:0599 | B002:0589 | ...... -+ 이처럼 한 절대 번지를 가리키는 세그먼트:옵셋 조합은 유일하지 않기 때문에 나중에 설명할 여러 가지 문제가 발생하며 그에 따라 세심한 주의 가 필요해진다. --------------------------------------------------------------------- 5 포인터의 분류 --------------------------------------------------------------------- 자, 다시 C로 되돌아가자. C에서 포인터가 차지하는 위치는 실로 막중 하다. 그러나 포인터는 깊이 파고들면 들수록 개념 잡기가 영 힘든 것이 사실이다. 실제로 작년 말 경에 필자는 마소를 통해 포인터라는 단 한 가 지 건수만 갖고 장장 4회에 걸쳐서 C 강좌를 연재한 적이 있다. 여기서는 그 연재에 이어 터보 C가 제공하는 포인터를, 보다 기술적인 면(하드웨어 의존적인 면)에서 심층적으로 파해치고자 한다. 지난 정복 터보 C 강좌에서는 전혀 언급을 안 했지만, 실제로 터보 C가 제 공하는 포인터는 2가지 방법에 의해서 분류할 수 있다. -------------------------------------------------- * 포인터의 대상체(object)에 따른 구분 (예: 문자열 포인터, 배열 포인터 등등) * 포인터가 무슨 세그먼트의 옵셋인가에 따른 구분 (예: 데이터 포인터, 함수 포인터) * 포인터의 바이트 크기와 정규화 여부에 따른 구분 (예: 근거리/원거리/거대 포인터) -------------------------------------------------- 첫번째 분류 방법은 일반적인 것이니까 논외로 하고, 두번째 분류 방 법에 의하면, 함수를 간접적으로 호출하는 데 쓰이는 포인터는 "함수 포인 터"라고 하고 그 외의 모든 포인터, 즉 변수나 배열 등을 간접적으로 조작 하기 위한 포인터들은 "데이터 포인터"라고 총칭한다. 여기서는 세번째 분류 방법에 따라 포인터를 구분하고자 한다. 그 방 법에 따르면 터보 C는 <표 1>과 같이 도합 3종류의 포인터를 제공한다. 이 는 전적으로 8086의 구조에서 파생된, 하드웨어 의존적인 것이다. <표 1> 터보 C가 제공하는 포인터의 종류 세 가지 ------------------------------------------------------ 바이트 크기 번지 공간 정규화 여부 ------------------------------------------------------ 근거리 포인터 2(16비트) 64k바이트 불필요 near pointer 원거리 포인터 4(32비트) 1M바이트 X far pointer 거대 포인터 4(32비트) 1M바이트 O huge pointer ------------------------------------------------------ --------------------------------------------------------------------- 6 근거리/원거리/거대 포인터의 특징 --------------------------------------------------------------------- 6.1 근거리 포인터(near pointer) IBM-PC의 C에서는 대개 별도로 지정하지 않는 한 포인터는 16비트의 크기를 가진다. 즉 미리 내정된 세그먼트의 16비트 옵셋이다. 그러므로 이 내정된 포인터는 근거리 포인터라고 할 수 있다. 실제로 지난 정복 터보 C 강좌에서 설명한 포인터들은 모두 근거리 포인터들뿐이었다. 이 때 미리 내정된 세그먼트는 근거리 포인터가 데이터 포인터(일반적인 포인터)이냐 함수 포인터이냐에 따라 각각 DS, CS로 결정된다. ------------------------------------------ 근거리 데이터 포인터 : DS의 16비트 옵셋 근거리 함수 포인터 : CS의 16비트 옵셋 ------------------------------------------ 예(소형 데이터 모델에서) char s[10], *ptr; double (*fp)(double); ptr = s; --- ptr은 근거리 데이터 포인터 fp = sin; --- fp는 근거리 함수 포인터 위의 예에서 ptr은 DS 내의 문자 배열 s를 가리키고, fp는 CS 내의 수 학 함수 sin을 가리킨다. 참고로 소형 데이터 모델에서는 항상 DS == SS이 므로 s가 스택상의 자동배열이라 해도 터보 C는 편의상 SS가 아닌 DS 내에 있는 것으로 간주한다. 이 점이 타언어와의 링크에서는 심각한 문제점으로 대두된다. 근거리 포인터의 특징으로는 16비트라는 점 외에도, 우선 사용하기가 쉽다는 장점이 있다. 왜냐 하면 세그먼트가 위와 같이 내정되므로 프로그 래머가 세그먼트에 관해 신경 쓸 필요가 없기 때문이다. 단점은역시 세그 먼트가 DS 또는 CS로 내정되기 때문에 1M바이트의 번지 공간을 모두 참조 할 수 없다는 사실이다. 그러나 이 단점은 상업용 패키지와 같은 대형 프 로그램에서나 중요시될 뿐이고 우리가 일상적으로 작성하는 64k바이트 이 하의 소규모 프로그램에서는 단점이 될 수 없다. 한편 근거리 포인터의 표준 표기법은 다음과 같다. 보통 근거리 포인 터는 DS, CS의 옵셋인 경우가 대부분이지만 매우 특수한 경우에 SS와 ES 옵셋의 근거리 포인터도 만들 수는 있다. +---------+ +---------+ | DS:옵셋 | | CS:옵셋 | +---------+ +---------+ +---------+ 만약 DS == 0xb000이면 예 | DS:05A9 | 절대 번지 0xb05a9를 가리키게 된다. +---------+ 6.2 원거리 포인터(far pointer) 원거리 포인터는 말 그대로 멀리 있는 대상체도 가리킬 수 있는 포인 터이다. 즉 가리킬 수 있는 번지 공간이 64k바이트로 제한되지 않으므로 최대 1M바이트의 공간을 모두 참조할 수 있다. 원거리 포인터는 아래와 같이 32비트, 즉 4바이트의 크기를 가진다. 여기서 원거리 포인터는 자체 내에 세그먼트 정보를 포함하고 있음에 유의 하기 바란다. 32비트 +---------------------+ +-----------+-----------+ MSB | 세그먼트 | 옵셋 | LSB +-----------+-----------+ +---------+ +---------+ 16비트 16비트 원거리 포인터가 메모리에 저장될 때에는 역워드(reverse word) 방식 에 의하여 최하위 바이트부터 최상위 바이트의 순으로 저장된다는 점에 유 의해야 한다. 예를 들어 B000:05A9라면 아래와 같이 저장된다. 낮은 번지 -> 높은 번지 +----+----+----+----+ | A9 | 05 | 00 | B0 | +----+----+----+----+ 6.3 관계 연산식에 원거리 포인터를 사용할 때 반드시 염두에 두어야 할 주의점 세 가지 원거리 포인터를 관계 연산자(==, !=, <, >, <=, >=)와 더불어 사용할 때에는 매우 신중할 필요가 있다. 원거리 포인터의 사용에 익숙치 못한 사 람은 무의식 중에 치명적인 실수를 저지르기가 대단히 쉬우므로 정신 바짝 차리기 바란다. 첫번째, ==와 != 연산자는 양변의 원거리 포인터를 단순히 32비트의 u nsigned long형값으로 간주하고 비교 결과를 구한다. 그래도 별 일 없겠는 가? 여기서 무슨 문제점을 발견하지 못한 사람은 나중에 큰일날 가능성이 농후한 사람이다. 좀 전에 말한 바와 같이 하나의 절대 번지를 지정하는 세그먼트:옵셋 의 조합은 무수히 많다. 그렇기 때문에 만약 두 개의 원거리 포인터를 단 순히 32비트값으로 간주하고 비교를 행한다면, 심각한 문제가 발생할 수 있다. 예를 들어 pa, pb, pc가 각각 AFFF:05B9, B000:05A9, B001:0599의 값 을 가지고 있다고 치자. 그러면 pa, pb, pc는 모두 동일한 절대 번지 0xb0 5a9를 가리키는 포인터가 된다. 하지만 다음 비교 결과는 옳게 얻어질까? if (pa == pb) ...... if (pb == pc) ...... if (pc == pa) ...... 결론부터 말하면 위의 if문 이후의 문장(......부분)은 절대로 실행되 지 않는다. 왜냐 하면 == 연산에서 C는 양변의 원거리 포인터를 unsigned long형으로 간주하므로 위의 연산식들은 각각 0xafff05b9, 0xb00005a9, 0x b0010599를 비교한 결과가 되어, 전부 같지 않다(논리적 거짓)는 결과를 내기 때문이다. 위의 비교가 올바른 결과를 내는 경우는 딱 한 가지뿐이 다. 즉 pa, pb, pc의 세그먼트(상위 2바이트) 부분이 모두 동일할 경우이 다. 덧붙여서 터보 C에서는 unsigned long형과 원거리 포인터의 바이크 구 조가 완전히 동일하다는 점을 참고로 알아 두기 바란다. 두번째, <, >, <=, >= 연산자는 양변의 원거리 포인터가 가지는 세그 먼트값을 완전히 무시한다. 그 대신 옵셋만 가지고 비교를 행한다. 이 연 산자는 한술 더 뜨고 있다는 것을 알 수 있을 것이다. 즉 세그먼트값이야 어쨌든 간에 옵셋만 비교 조건을 만족한다면 논리적 참을 구한다. 예를 들 어 pa는 B000:05A9이고 pb는 B800:05A8이라면 분명히 절대 번지상으로는 p a < pb이지만 아래의 if문 이후는 절대로 실행되지 않는다. if (pa < pb) ...... 왜냐 하면 옵셋만 놓고 볼 때 pa의 옵셋은 pb의 옵셋보다 크기 때문이 다. 이상에서 설명한 바와 같이 관계 연산식에 원거리 포인터에 관계 연산 자를 사용할 때에는 반드시 아래의 관례 1을 명심해야 한다. 만약 이 관례 를 무시하면 나중에 대단히 치명적이고 찾기 힘든 에러를 초래하게 되므로 미리미리 주의하기 바란다. --------------------------------------------------------------------- 관례 1: 관계 연산식에 원거리 포인터를 사용할 때에는 반드시 다음 전제가 만족되어야 한다. +---------------------------------------+ | 관계 연산자 양변의 원거리 포인터는 | | 반드시 그 세그먼트값이 동일해야 한다. | +---------------------------------------+ 양변의 원거리 포인터의 세그먼트값이 동일하다는 전제가 성립된다는 보장이 없을 때, 원거리 연산자를 "직접" 관계 연산자의 피연산자로 사용하면 큰일난다. (거대 포인터를 써야만 한다.) --------------------------------------------------------------------- 세번째, 원거리 포인터에 어떤 정수 값을 더하거나 뺄 때에는 "옵셋만 이 변경됨"에 주의하기 바란다. 즉 세그먼트값은 덧셈, 뺄셈 과정에서 절 대로 변경되지 않는다. 뭐 느끼는 것 없는지 모르겠다. 느끼는 게 전혀 없 는 사람은 아까 말한 바와 같이 큰일날 사람이다. 예를 들어 보자. 만약 원거리 포인터 pa가 B000:FFFF의 값을 가지고 있다고 치자. 그럼 pa++이라는 연산을 수행한 뒤의 pa값을 어떻게 될까? 상식적으로 볼 때 pa는 절대 번지 0xbffff를 가리키므로 pa++를 수행한 뒤 에는 절대 번지로 0xc0000에 상당하는 세그먼트:옵셋 조합이 pa에 저장되 리라고 생각할 수도 있다. 하지만 원거리 포인터에 관한 한 그것은 큰 오 산이다. 왜냐 하면 pa의 옵셋만이 증가되기 때문이다. pa의 옵셋은 0xffff이다. 이 값을 1 증가시키면 어떻게 될까? 혹시 0 x10000이 된다고 생각한 사람이 있는가? 만에 하나 그렇다면 비트, 바이 트라는 용어부터 공부를 다시해야 할 것이다. pa의 옵셋은 16비트의 값이다. 이 값을 1 증가시키면 비록 상식적으로 는 0x10000이 되지만 16비트인 까닭에 그 범위를 초과하는 최상위 1비트가 잘려나간다. 따라서 결과는 0x0000이 된다. 결국 pa++의 결과는 B0000:0000이 되어 절대 번지로는 0xc0000이 아니 라 0xb0000이라는 엄청난 차이를 가져온다. 이는 신중에 신중을 기하지 않 으면 자칫 실수하기가 매우 쉬운 사항이므로 주의에 주의를 요한다. 주의 사항을 요약하면 다음 관례 2와 같다. --------------------------------------------------------------------- 관례 2: 원거리 포인터에 어떤 정수값을 가감할 때에는 반드시 다음 조건이 만족되어야 한다. +------------------------------------------------+ | 원거리 포인터에 어떤 정수값을 더한 결과는 | | 절대로 세그먼트의 경계를 벗어나지 않아야 한다. | +------------------------------------------------+ 즉 옵셋이 0x0000보다 작아지거나 0xffff보다 커질 가능성이 있으면, 절대로 원거리 포인터에 "직접" 정수값을 더하거나 빼서는 안 된다. (거대 포인터를 써야만 한다.) --------------------------------------------------------------------- 6.4 거대 포인터(huge pointer) 원거리 포인터를 사용할 때에는 이상에서 설명한 바과 같은 세 가지 문제점이 발생하기 때문에 그에 따라 관례 1, 2에서 제시한 바와 같이 사 용상에 몇몇 제약이 따른다. 그런데 보통 한번에 64k바이트 이하의 데이터 를 처리할 경우라면 그런 문제점은 원거리 포인터 자체만으로도 극복할 수 있다. 하지만 64k바이트를 초과하는 대용량의 데이터를 처리해야만 할 경우 나 임의의 크기의 데이터를 처리해야 할 경우에는 그런 문제점들 때문에 원칙적으로 원거리 포인터를 쓸 수가 없다. 그런 경우를 대비하여 터보 C 는 거대 포인터(huge pointer)라는 특이한 포인터를 제공한다. 거대 포인터는 포인터가 거대하다는 뜻이 아니라 정규화된 포인터(nor malized pointer)를 뜻한다. 결론부터 말해서, 정규화된 거대 포인터를 사 용하면 원거리 포인터가 가지는 세 가지 문제점이 일거에 해소되므로 이론 상 최대 1M바이트의 데이터까지 처리가 가능하다. 그렇다면 정규화가 무엇이냐? 여태껏 얘기한 바와 같이 하나의 절대 번지를 지정하는 세그먼트:옵셋 조합은 무수히 많다. 정규화(normalizatio n)란 어떤 규칙을 정하여 그러한 무수한 조합을 하나로 통일함으로써 "하 나의 절대 번지에는 단 하나만의 세그먼트:옵셋 조합이 대응되도록 하는 것"이다. 그 규칙은 간단하다. 알다시피 세그먼트는 16바이트 단위로 절대 번지 를 가리킨다. 따라서 옵셋은 실제로 0-15의 값만 가져도 충분하다. 그러므 로 어떤 세그먼트와 옵셋이 주어져 있을 때 옵셋의 하위 4비트를 제외한 나머지 비트 12비트를 세그먼트에 더해 줌으로써 옵셋의 상위 12비트를 0 으로 만들면 정규화가 끝난다. 예를 들어 B000:05A9라는 조합이 있을 때 정규화는 아래 그림 3과 같 은 과정을 거쳐 이루어진다. <그림 3> 거대 포인터의 정규화 과정 --------------------------------------------------------------------- 세그먼트 옵셋 B000 05A9 --- 절대 번지 0xb05a9를 가리킨다. | | | +---+---+ | | | | 05A 9 --- 하위 4비트만을 따로 떼어낸다. | | | +---+---+ | | 서로 | | 더한다 | B05A 0009 --- 정규화된 후에도 | | 절대 번지 0xb05a9를 가리킨다. | | 정규화된 정규화된 세그먼트값 옵셋 --------------------------------------------------------------------- 거대 포인터는 원거리 포인터와 달리 매 연산마다 그 직후에 정규화된 다는 차이점이 있다. 또한 터보 C는 <, >, <=, >=같은 관계 연산자의 양변 이 거대 포인터일 경우에 원거리 포인터와 달리 32비트값을 전부 비교한 다. 즉 옵셋은 물론이고 세그먼트값까지 비교한다. 따라서 거대 포인터를 사용하면 원거리 포인터 사용시 발생하는 세 가 지 문제점을 일거에 해소할 수 있다. 즉 관계 연산자를 사용할 때에나 정 수값을 더할 때 상식을 벗어나는 어떠한 문제점도 없이 올바른 결과가 얻 어진다. 6.5 원거리 포인터와 거대 포인터의 선택 거대 포인터가 그러하다면 원거리 포인터는 결코 쓸 필요가 없지 않느 냐고 반문할 수도 있다. 하지만 거대 포인터는 치명적인 단점이 하나 있 다. 그것은 원거리 포인터에 비해 연산 실행 속도가 현저하게 저하된다는 점이다. 이것은 속도가 생명인, 특히 대용량의 데이터 처리에서는 더더욱 절싱한 컴퓨터 프로그램에서는 용납하기 힘든 점이다. 그래서 원거리 포인터가 사용하기에 대단히 조심스럽다 하더라도 거대 포인터에 비해 그 처리 속도가 워낙 빠르기 때문에 C 프로그래머들은 위험 부담을 무릅쓰고 원거리 포인터를 쓰는 것이다. 다만 원거리 포인터를 사용하려면 반드시 한번에 최대 64k바이트까지 의 데이터밖에 처리하지 못한다는 점을 감안해야 한다. 그것은 원거리 포 인터 연산 과정에서 세그먼트값은 고정되고 옵셋만이 바뀌기 때문이다. 따 라서 64k바이트를 초과하는 데이터를 한번에 처리해야 할 필요가 있다면 반드시 거대 포인터를 써야 한다. 그러나 그렇게 큰 데이터를 처리할 기회가 독자에게 주어질 가능성은 극히 희박하므로 아마도 거대 포인터를 쓸 일은 좀처럼 없을 것으로 본다. 하지만 정규화를 해야 할 때는 심심치 않게 생길것이다. 왜냐 하면 세그 먼트값이 동일하지 않은 두 개의 원거리 포인터를 비교해야 할 때에는 반 드시 정규화를 시킨 뒤에야 가능하기 때문이다. 차후에 다시 설명하겠지만 그런 의도적인 정규화는 특별한 캐스트 연산자를 써서 이루어진다. --------------------------------------------------------------------- 7 다음에는 --------------------------------------------------------------------- 이번 달에는 8086의 구조, 근거리/원거리/거대 등 3가지 포인터의 특 징과 차이점, 그리고 원거리 포인터 사용시의 주의할 사항 등을 알아보았 다. 사실 이번 달에 터보 C가 제공하는 메모리 모델까지 설명하려 했지만 지면 사정과 필자 개인 사정이 겹쳐서 부득이하게 다음 달로 미루게 됐다. 다음 달에는 계속해서 터보 C가 제공하는 6개의 메모리 모델에 관하여 설 명하고 근거리/원거리/거대 포인터를 선언하는 방법에 대하여 보다 알찬 설명으로 이야기를 이끌어 나가겠다.