Managed Extensions for C++

Managed Extensions for C++ 또는 Managed C++는 C++를 위한 지원이 중단된 언어 확장 세트로, C++ 구문과 언어를 닷넷 프레임워크로 가져오기 위한 문법 및 구문 확장, 키워드, 특성 등을 포함한다. 이 확장 기능은 마이크로소프트가 C++ 코드를 관리 코드 형태의 공통 언어 런타임(CLR)을 대상으로 할 수 있게 하고, 동시에 네이티브 코드와 상호 운용할 수 있도록 하기 위해 만들어졌다.

2004년, Managed C++ 확장은 구문을 명확히 하고 단순화하며 제네릭 프로그래밍을 포함하도록 기능을 확장하는 방향으로 크게 수정되었다. 이러한 새로운 확장은 C++/CLI로 명명되었으며 마이크로소프트 비주얼 스튜디오 2005에 포함되었다. 따라서 Managed C++라는 용어와 그 확장 기능은 지원이 중단되었으며, 새로운 확장 기능으로 대체되었다.

역사

마이크로소프트는 마이크로소프트 비주얼 C++ 2002(MSVC++)에서 Managed Extensions for C++를 도입했다. 마이크로소프트는 표준 C++와 Managed Extensions for C++ 사이의 차이를 최소화하고자 했으며, 결과적으로 두 언어 간의 핵심적인 차이점이 구문상으로 모호해졌다. MSVC++ 2003과 2005 또한 Managed C++로 프로그램을 작성할 수 있도록 지원했다. 2004년, Managed Extensions for C++는 C++를 사용하여 공통 언어 기반을 위한 프로그래밍을 지원하려는 마이크로소프트의 두 번째 시도인 C++/CLI를 위해 지원이 중단되었다.

설계

Managed는 버퍼 오버런 검사와 같은 더 많은 런타임 검사를 통해 향상된 보안을 제공하는 샌드박스 역할을 하는 닷넷 가상 머신에서 실행되거나 이에 의해 관리되는 관리 코드를 의미한다. 또한 Managed C++로 작성된 애플리케이션은 표준 C++ 애플리케이션처럼 네이티브 중앙 처리 장치 명령어로 직접 컴파일되는 것이 아니라 CIL로 컴파일된다.

Managed C++ 코드는 C#이나 비주얼 베이직 닷넷과 같이 CLR을 대상으로 하는 다른 모든 언어와 상호 운용될 수 있으며, 쓰레기 수집과 같이 CLR에서 제공하는 기능을 사용할 수 있다. 이는 Managed C++가 닷넷 언어들 사이에서 독특한 위치를 차지함을 의미한다. Managed C++는 닷넷 언어(C#, VB.NET 등)는 물론 네이티브 C++와도 직접 통신할 수 있는 유일한 언어이다. 다른 닷넷 언어들은 PInvoke나 COM을 통해서만 C++ 코드와 통신할 수 있다. 그러나 Managed C++는 관리 환경과 표준 C++ 환경 모두에서 직접 통신할 수 있기 때문에 종종 "브리지"로 사용된다.

기능

Managed C++로 코딩된 프로그램은 닷넷 프레임워크와 CLR의 추가 기능을 제공한다. 그중 가장 주목할 만한 것은 쓰레기 수집으로, 프로그래머가 수동으로 메모리를 관리할 필요가 없도록 해준다. 쓰레기 수집기(GC)는 CLR에 의해 처리된다. 메모리 관리는 매우 빠르게 실행되지만, 성능이 중요한 애플리케이션의 경우 네이티브 비관리 코드가 더 선호되는 옵션일 가능성이 높다.

Managed C++는 객체 지향 프로그래밍을 지향한다. 표준 C++와 Managed C++의 주요 차이점은 다중 상속이 지원되지 않으며, CLR의 쓰레기 수집기 하에서 관리되는 클래스는 두 개 이상의 클래스를 상속할 수 없다는 점이다. 이는 CLR의 제한 사항 때문이다.

주요 특징:

• 확장 가능한 메타데이터: 관리 구성 요소의 구조와 형식을 설명하기 위해 제공되는 정보이다. 소프트웨어 구성 요소를 만들기 위해 확장 및 재사용될 수 있으며 C#과 비주얼 베이직 닷넷에서 많이 사용된다.
• 쓰레기 수집: CLR은 메모리 관리를 위해 쓰레기 수집기에 의해 완전히 관리된다. 즉, Managed C++ 코드에서 delete 연산자를 호출할 필요가 없다.
• 닷넷 언어와의 상호 운용성: 닷넷 프레임워크를 대상으로 하는 코드는 마이크로소프트 중간 언어(MSIL, 자바 바이트코드와 유사) 출력을 생성한다. 따라서 컴파일된 모듈 및 구성 요소(어셈블리)는 JScript .NET, C#, 비주얼 베이직 닷넷 및 기타 3사 닷넷 언어와 같이 닷넷 프레임워크를 대상으로 하는 다른 언어로 작성된 프로그램 구성 요소에서 재사용될 수 있다.
• 버전 관리: 기존 관리 클래스에 새로운 메서드와 데이터 멤버를 도입해도 기존 클라이언트 측 소프트웨어와의 이진 호환성을 깨뜨리지 않는다.
• 이진 헤더: 미리 컴파일된 메타데이터를 재사용할 수 있게 한다. MSIL로 컴파일된 모든 .exe, .dll, .obj 또는 .netmodule은 C++ 소스 파일에서 참조될 수 있다.
• 버퍼 오버플로 방지: C++에 쓰레기 수집이 도입됨에 따라 Managed C++는 표준 C++의 데이터 형식 검사 부재로 인해 발생하는 일반적인 버퍼 오버플로 오류에 덜 취약하다. 쓰레기 수집기는 이러한 오류의 빈도를 줄이는 데 도움을 준다(완전히 제거하지는 않음).
• 닷넷 프레임워크 기본 클래스 라이브러리: Managed C++는 모든 관리 함수 호출과 상속된 클래스가 닷넷 프레임워크 기본 클래스 라이브러리(BCL, FCL 또는 Framework Class Library라고도 함)에서 파생되므로 표준 비관리 코드보다 덜 장황할 가능성이 있다. 해당 API는 TCP/IP 네트워킹 기능, 텍스트 조작 함수, 데이터 액세스(ODBC에서 SQL까지), XML 서비스(XSD에서 XSL까지), GUI 프로그래밍(윈도우 폼), 메일 서비스(SMTP), 암호화(X509 인증서 및 XML 디지털 서명), MSIL 생성(본질적으로 MSIL 명령어를 방출), 파일 I/O, CLR 쓰레기 수집기의 수동 조작 및 WMI 콘솔을 조작하기 위한 관리 정보를 제공한다.

예제

다음 예제는 표준 C++와 비교하여 Managed C++의 사용을 보여준다.

• (전역 변경) CLR로 포팅할 기존 C++는 다음과 같이 추가되어야 한다.

// Gello.cpp

// 새로운 using 지시문
#using <mscorlib.dll>

// 또 다른 using namespace 지시문
using namespace System;

int main() {
    Console::WriteLine("Hello, world!");
    return 0;
}

새로운 전처리기 지시문

#using <mscorlib.dll>

가 필요하다. 이 외에도 기본 클래스 라이브러리의 더 많은 네임스페이스를 사용하기 위해 더 많은 라이브러리를 가져오는 #using 지시문이 필요하다. 예를 들면

#using <System.Windows.Forms.dll>

와

using namespace System::Windows::Forms;

를 사용하여 윈도우 폼을 사용할 수 있다.

• CLR을 대상으로 코드를 컴파일하려면 새로운 컴파일러 옵션을 도입해야 한다.

   cl.exe hello.cpp /clr

/clr은 닷넷 프레임워크를 참조하는 모든 코드가 CIL로 컴파일되도록 한다.

• 클래스는 __gc 확장 키워드를 통해 쓰레기 수집 대상으로 지정할 수 있다.

// GarbageCollected.cpp

#using <mscorlib.dll>

__gc class GarbageCollected {
  int* i;
  char* g;
  float* j;
};

int main() {
    while (true) {
        GarbageCollected^ _gc = gcnew GarbageCollected();
    }
    return 0;
}

위의 코드는 메모리 누수에 대한 걱정 없이 컴파일 및 실행될 수 있다. 클래스 gc는 쓰레기 수집기 하에서 관리되기 때문에 delete 연산자를 호출할 필요가 없다. 비관리 코드로 동일한 작업을 수행하려면 delete 키워드가 필요하다:

// NotGarbageCollected.cpp

class NotGarbageCollected {
    int* i;
    char* g;
    float* j;
};

int main() {
    while (true) {
        NotGarbageCollected* g = new NotGarbageCollected();
        delete g;
    }
    return 0;
}

참고:

• __gc로 지정된 클래스는 생성자를 선언할 수 있다.
• __gc로 지정된 클래스는 소멸자를 선언할 수 있다.
• __gc로 지정된 클래스는 하나 이상의 클래스를 상속할 수 없다. (이는 CLR의 제한 사항이다)
• __gc로 지정된 클래스는 __gc로 지정되지 않은 다른 클래스를 상속할 수 없다.
• __gc로 지정된 클래스는 __gc로 지정되지 않은 다른 클래스에 의해 상속될 수 없다.
• __gc로 지정된 클래스는 원하는 만큼의 __gc 인터페이스를 구현할 수 있다.
• __gc로 지정된 클래스는 비관리 인터페이스를 구현할 수 없다.
• __gc로 지정된 클래스는 기본적으로 자체 어셈블리 외부에서 볼 수 없다.

public __gc class MyClass {
    // ...
};

public 키워드를 사용하여 __gc로 지정된 클래스의 접근을 수정한다.

__gc로 지정된 클래스는 delete 키워드를 사용하여 수동으로 삭제할 수 있지만, 사용자 정의 소멸자가 있는 경우에만 가능하다.

• 인터페이스는 앞에 __gc 확장 키워드를 선언할 수 있다. 예:

// MyInterface.cpp
#using <mscorlib.dll>

__gc __interface MyInterface {
    void init();
    int common();
}

위 코드는 간단한 DLL 파일을 생성하기 위해 /clr 및 /LD로 컴파일해야 한다.

참고:

• __gc __interface는 데이터 멤버, 정적 멤버, 중첩 클래스 선언 및 접근 지정자를 포함할 수 없다.
• __gc __interface는 다른 __gc __interface 인터페이스 또는 System::Object에서만 상속할 수 있다. System::Object에서의 상속이 기본 동작이다.
• __gc __interface는 선언된 함수 프로토타입의 구현(본문 코드)을 포함할 수 없다.

다른 언어와의 비교

다음은 Managed C++와 개념적으로 유사한 다른 잘 알려진 프로그래밍 언어 간의 주요 차이점과 프로그래밍 표준을 포함한다.

public __gc class First {
    int i;
};

public __gc class Second: private First {
    int h;
    i = h;
}; // 오류

public __gc class Third: protected First {
    int h;
    i = h;
}; // 오류

__gc class First {};
__gc class Second {};
__gc class Third: public First, public Second {}; // 오류 발생

같이 보기

• C++/CLI

각주

외부 링크

• Managed Extensions for C++ (at MSDN)
• Article: C++ / CLI – How To Use Managed C++ DLL when Microsoft Visual C++ Redistributable is not installed?