Afternoon stroll

capture by value 가 lambda 식에 언급된 외부 변수의 값을 무조건 복사한다고 생각하면, 잘못된 코드를 만들 수 있다. 아래 코드와 같이 m_value 에 대해 capture by value 를 했다고 생각하지만

class BadClosureMaker
{
public:
	BadClosureMaker() : m_value(2012) {}

	std::function<int (void)> CreateClosure()
	{
		auto f = [=](void)
		{
			return m_value;
		};
		return f;
	}

private:
	int m_value;
};

실제로는 m_value를 capture 한 것이 아니라 BadClosureMaker 의 this 를 capture 한다. 만약 CreateClosure 에 의해 생성된 closure가 사용되기 전에 BadClosureMaker 가 delete 된다면, 잘못된 값에 접근한다.

lambda 는 자체적으로 recursive 를 사용할 수 없다. overview of the new C++¹, slide 80 에서 다음과 같은 구현을 제시한다.

std::function<int(int)> factorial =
    [&](int x) { return (x==1) ? 1 : (x * factorial(x-1)); };

한 가지 주의할 점이 있다. factorial object 를 다른 std::function<> object 로 복사 한 후에 factorial object 가 파괴되면 bad_function_call 에러가 발생한다.

std::function<int(int)> f;
{
	std::function<int(int)> factorial = 
		[&](int x) { return (x==1) ? 1 : (x * factorial(x-1)); };
	f = factorial;
}

cout<<f(4)<<endl; //bad_function_call!! 

pvs-studio ¹ 를 이용하여 레거시 코드를 검사했을 때 발견한 경고를 기반으로 구성했다.

다음 코드는 8byte bitSet 변수가 for 문의 loop를 돌 때마다 이진수로 표현했을 때 1, 11, 111, 1111, ….. 값이 되길 바라는 코드다. 64번째 돌았을 때 bitSet 변수가 2진수로 1이 64개가 있기를 바랬다.

	
typedef unsigned __int64 BitSetType;

	BitSetType bitSet = 0;
	for (int i = 0; i < 64; ++i)
	{
		BitSetType temp = 1 << i;
		bitSet |= temp;
	}

하지만 i 가 31이 된 루프에서 bitSet 변수는 1이 64개 모두 채워진다. 왜일까.

어셈블리 코드로 확인을 해보니

	
BitSetType temp = 1 << i;
 mov         eax,dword ptr [i]  
 mov         ecx,1  
 mov         dword ptr [rsp+18h],ecx  
 movzx       ecx,al  
 mov         eax,dword ptr [rsp+18h]  
 shl         eax,cl  
 cdqe  
 mov         qword ptr [temp],rax

7번 라인을 실행한 후 eax 가 0x80 00 00 00 값으로,
8번 라인의 cdqe² 명령이 eax(4바이트)를 rax(8바이트)로 변환하면서 sign extension³이 일어나 rax 의 상위 4바이트가 모두 1로 채워졌다.

sign extension 을 막기 위해 처음 코드로 돌아가 6번 라인을 다음과 같이 고쳐보았다.

BitSetType temp = 1u << i;

31번째 루프에서 더 이상 sign extension이 일어나지는 않는다. 하지만 64번 루프까지 모두 마쳤더라도 bitSet 변수는 모두 1로 채워지지 않는다. 이미 위의 어셈블리 코드에서 보고 알았겠지만 unsigned int (위에서는 1u) 를 갖고는 상위 4바이트를 1로 채울 수가 없다. 다음과 같이 변경해야 한다.

BitSetType temp = 1ull << i;

64번의 루프 동안 한 비트씩 잘 채워나가고 생성된 어셈블리 코드도 옳게 보인다.

BitSetType temp = 1ull << i;
 mov         eax,dword ptr [i]  
 mov         ecx,1  
 mov         qword ptr [rsp+18h],rcx  
 movzx       ecx,al  
 mov         rax,qword ptr [rsp+18h]  
 shl         rax,cl  
 mov         qword ptr [temp],rax

결론 : 웬만하면 std::bitset 을 사용하고, 필요하다면 shift 연산자의 왼쪽 값의 타입 지정할 때 주의하자.

Clean Code 를 읽다가 가위 규칙이라는 말이 나와서 찾아보았다.

가위 규칙(Scissors rule)이란?

Write your C++ class header so that the public part is first and the private part is last. You then take a pair of metaphoric scissors and snip off the tail end of a class header file and give the results to users of the class. Everything before the private part is what you need to use the class. This makes it a tad bit easier for readers of a class header to focus in on what they need to know about the class. 

from http://tech.groups.yahoo.com/group/extremeprogramming/message/2405

일하다가 경험한 일이다. 동료가 실행이 이상하다며 같이 보자고 했다. bool 변수 하나가 visual studio watch 에서는 true 값을 갖는데 if 문에서 true 와 비교하는 쪽으로 가지 않았다. 예를 들면

void function(bool isValid)
{
    //isValid : IDE의 watch 창에서는 true 였다.
    if (isValid == true)
    {
    }
    else
    {
         // 이곳으로 온다!!!
    }
}

리빌드를 해봐도 IDE를 재시작해도 같은 결과였다. 혹시나 하여 함수에 bool 값을 넘긴 callstack을 따라 가며 watch를 봤지만¹ 계속 true 였다. 직접 이 1byte bool 변수의 메모리 값을 봤고 매우 놀랐다. 1 이나 0이 아니다!

보통, bool 변수에는 어떤 판정의 결과를 저장한다. int*변수 p 를 bool 변수 isNotNull 에 저장한다면 경고 ² 가 발생하겠지만 p의 nullptr 여부에 따라 isNotNull이 true 또는 false 값을 갖는다.

000000007FFF3B3A  cmp         qword ptr [p],0  
000000007FFF3B40  je          wmain+49h (7FFF3B49h)  
000000007FFF3B42  mov         byte ptr [rsp+50h],1  
000000007FFF3B47  jmp         wmain+4Eh (7FFF3B4Eh)  
000000007FFF3B49  mov         byte ptr [rsp+50h],0  
000000007FFF3B4E  movzx       eax,byte ptr [rsp+50h]  
000000007FFF3B53  mov         byte ptr [isNotNull],al

p가 0이면 7FFF3B49h 로 점프, 1이면 7FFF3B42로 점프 각각 점프 한 다음 rsp+50h가 가리키는 영역에 0 또는 1을 저장. 이것을 eax 에 다시 저장한 후 isNotNull에 저장한다. (visual studio 2010 sp1, x64, debug build)

하지만 bool 값이 네트워크 버퍼에서 가져온 값이라면 어떨까? 1byte 를 읽어서 어떤 bool 변수 x에 강제로(?) 넣는다면, x 가 다른 bool 변수에 전달하는 값은 true or false 값이 아니다. x에 강제로 넣어진 값이 계속 전달된다. 아래는 이를 표현하고자 만들어본 코드다.

void function(bool result)
{
	if (result == true)
	{
		cout<<"hello"<<endl;
	}
	else
	{
		cout<<"world!"<<endl;
	}
}

int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])
{
	bool isValid;
	memset(&isValid, 11, sizeof(bool));

	bool next = isValid;
	function(next);

	return 0;
}

16번 라인에 의해 isValid 영역에는 11값이 저장된다. 이를 next에 다시 대입하지만 18번 라인은 어셈블리 코드로

000000007FFF3B36  movzx       eax,byte ptr [isValid]  
000000007FFF3B3B  mov         byte ptr [next],al  

이것 뿐이기 때문에 값을 복사만 한다. 하여 11 값을 갖는 isValid는 next 에 같은 값을 복사 result에도 11값을 넘겨준다. result는 3번라인에서 true 가 아니기 때문에 9번 라인으로 진행된다.

문제를 찾기 힘들었던 것 중 하나는 위의 코드를 예를 들자면 watch 창에서 result 값이 true 로 표시된 것이었다. 아마도 watch 에서는 값을 표시할 때 bool 변수의 값을 보여줄 때는 1byte의 값이 0이 아니면 true 로 표시하고, 0이면 false 로 표시하는 것으로 추정된다. 0 도 1도 아닌 값이라고 표시해주면 좋았을 텐데 그게 좀 아쉽네. watch 에서 해당 변수의 실제 값을 보려면 watch 이름을 result 가 아니라

*((char*)(&result)),d

로 변경해주면 된다.