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function static 스타일의 Singleton 버그?

 
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글쓴이 메시지
레이옷
손님
올리기function static 스타일의 Singleton 버그? 올려짐: 2004-02-04 10:53
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귀차니즘 때문에 3rd party singleton library 를 사용하지 않고, 그냥 프로그램에서 주의깊게 잘
쓰리라고 믿고, 잘 알려진 function static 방식의 싱글톤을 쓰고 있습니다. ^^

class A
{
static A * Instance()
{
static A s_Instance;
return &s_Instance;
}

private :
A() {}
};

벌써 몇 달째 이런 식으로 멀티쓰레드에서도 아무 문제 없이 잘 쓰고 있는데, 갑자기 이상한 현상이
발견되었습니다. Debug Build 에서는 괜찮았는데, Release Build 에서 싱글톤 생성자가 2번
호출이 되는 것이 아닙니까!!! (Release 에서 생성자에 브레이크를 걸고 추적해보니 2번이나 멈추더군요)

당연히 생성자는 private 여서 외부에서는 호출이 되지 않았고, 단지 Instance() 에서만 호출이 되더군요.
그래서, 문제를 조사해보니 라이브러리에다가 싱글톤을 구현하고 이를 스태틱 링크해서 쓸 경우 때때로
이 문제를 접했다는 동료들의 증언이 있었습니다. Release 에서 런타임 다중쓰레드 DLL 방식으로 프로젝트를
세팅해둔 상태로, 단순한 샘플 프로젝트에서 테스트해봤을 때에는 별 문제는 없었습니다. - -;

결국 이 문제는 class static 으로 구현을 변경해서 해결했습니다. 과연 이런 현상은 무엇때문일까요?
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Reiot



가입: 2003년 10월 16일
올린 글: 133
올리기 올려짐: 2004-02-04 10:55
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개발환경은 XP Pro, Visual Studio 2003, Win32입니다.
_________________
레이옷(Reiot) at http://reiot.com
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loozend



가입: 2003년 1월 16일
올린 글: 32
올리기저도 같은 현상을 당해봤는데요... 올려짐: 2004-02-04 11:07
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Debug모드에서는 inline function expansion이 Disable되어있어서 아무런 문제가 없는데

Release모드에서는 inline으로 되어서 문제가 생기는 거더군요

cpp파일에 코딩해주세요...@.@a
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sparrowhawk
손님
올리기저도 당했습니다. 올려짐: 2004-02-04 11:44
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.Net 2003 씁니다.

저도 당했습니다. 인라이닝이 되는 것 같더군요.
함수 본문을 cpp로 빼니 잘 됩니다.

more effective c++ 보면, 표준에서는 static변수는 인라이닝이 안된다고 나와 있는데.
이상한 일이더군요. 조심해서 써야 할 듯 합니다.
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sparrowhawk
손님
올리기.. 추가로.. 올려짐: 2004-02-04 11:47
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전에 템플릿 클래스에서 저런 스타일 쓰다가 대략 낭패본 경험이 있어서..
(템플릿은 cpp파일에 넣을 수가 없지요 --;;..)

하루치 코드 전부 날려먹고, 구조 변경해서 전부 다시 코딩했던 아픈 추억이 있지요 T_T;;
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Reiot



가입: 2003년 10월 16일
올린 글: 133
올리기 올려짐: 2004-02-04 14:23
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Windows 개발자에 한해 __declspec(noinline) 을 사용해도 될 듯 하군요...
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Testors



가입: 2003년 7월 26일
올린 글: 557
소속: (주)nFlavor
타 사이트 ID(?):
48179650
올리기 올려짐: 2004-12-06 12:33
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꽤 묵은 주제인다 다른 글( http://www.gpgstudy...iewtopic.php?p=18250 ) 덕분에 댓글 달게 되었네요.. 500원은 소중한 것이기에.. ^^;

인용:
9.3.6 A static local variable in a member function always refers to the same object, whether or not the member function is inline.


위와같이 static local variable 을 가지는 함수는 변수는 그게 인라인이든 아니든 항상 같은 객체를 참조한다고 표준에 명시되어 있는데요.. (보통 그래서 아예 인라이닝이 되지 않죠)

제가 테스트해보니 .Net 2003 C++ 컴파일러에서 그것이 지켜지는것을 확인했습니다.

(혹시 static local variable 변수를 사용하는데도 인라이닝이 되는 예제가 있다면 제보 부탁 드립니다. ^^ )

멀티쓰레딩 환경이었다니.. 제가 다른 가능성을 한가지 제시해 보죠. (실제로 겪었던 일입니다)

코드: 
void func()
{
    static TEMP t;
}


위의 함수는 실제로는 컴파일러에 의해 아래와 같이 구현됩니다.

코드: 
char __buffer[sizeof(TEMP)];

void __destroyer()
{
    ((TEMP*)__buffer)->~TEMP();
}

void func()
{
    static bool __init_flag;	// 초기화 되었는지 검사

    if( !__init_flag )	
    {
        // # STEP 1
        new (__buffer) TEMP();	// 생성자 호출
        init_flag = true;	// 플래그 세팅
        atexit( __destroyer);	// 프로그램 종료시 소멸자 호출되도록 예약
    }
}


실제로는 버퍼가 func() 안에 존재하는등의 오묘한 차이는 있지만 그냥 넘어가도록 하죠. ^^;

중요한것은 내부적으로 플래그를 두고 그것에 따라서 생성자를 호출한다는 것인데요..

경험많으신 분들은 아시겠지만, 위의 코드는 멀티쓰레드 환경에서 여러개의 쓰레드가 동시에 해당 함수를 호출시 동기화 문제가 발생합니다.

그러니까 이런 셈입니다.

1. 쓰레드 1이 func() 를 호출했습니다.
2. STEP 1 까지 진행되고 쓰레드 2로 context-switching 되었습니다.
3. 쓰레드 2가 func() 를 호출하고, 정상적으로 TEMP 의 생성자를 호출했습니다.
4. 다시 context-switching 되어서 쓰레드 1이 진행을 계속합니다. 플래그 검사는 이미 끝난 상태이고 결국 생성자가 두번 호출되게 됩니다.

저같은 경우는 이 문제를 아래와 같이 해결했습니다.

코드: 
void func()
{
    EnterCriticalSection( &cs );
    static TEMP t;
    LeaveCriticalSection( &cs );
}


(*: 멀티 쓰레드 환경에서 static local variable 은 모두 위와 같이 동기화 객체로 보호되어야 합니다. )


만약 컴파일러가 죄가 없다면..

inline 을 해제했더니 증상이 사라진것은 jmp 인스트럭션에 의해 context-switching 타이밍이 미묘하게 틀려져서 문제가 일어나지 않은게 아닐까 싶습니다.
_________________
플머/모델러/애니메이터 구해염 **현역/보충역 병특가능** / http://testors.net/
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비회원
손님
올리기 올려짐: 2004-12-06 12:50
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인용:
위와같이 static local variable 을 가지는 함수는 변수는 그게 인라인이든 아니든 항상 같은 객체를 참조한다고 표준에 명시되어 있는데요.. (보통 그래서 아예 인라이닝이 되지 않죠)

제가 테스트해보니 .Net 2003 C++ 컴파일러에서 그것이 지켜지는것을 확인했습니다.

(혹시 static local variable 변수를 사용하는데도 인라이닝이 되는 예제가 있다면 제보 부탁 드립니다. ^^ )


저 같은 경우는 static local variable 변수가 inline이 되는걸 목격 했습니다 ^^; ( 어셈블리 코드 확인)
아래와 같은 코드 인데요..

코드: 
for( int i = 0; i < 10; ++i)
{
    Singletone::GetInstance()->Func();
}


위와 같은 경우 컴파일러가 inline으로 for loop 안의 GetInstance() function을 풀어 버리더군요.풀어버려도 제대로 풀리면 문제가 없을텐데, 이게 가끔 제대로 안풀리는 놈이 있습니다. 어셈블리 코드를 확인해 본 결과, static object의 init flag를 저장하는 메모리 주소의 값이 풀린놈이랑 안 풀린놈이 틀려져서, 결국 다시 한번 생성자를 호출하게 되는 것이지요. ( 메모리 주소가 항상 틀리면 차라리 괜찮은데, 문제는 항상 틀리지 않고, 같은 경우도 꽤 많아서 제대로 돌아가는 경우가 더 많더군요)

사용 환경은 static library로 빌드해서 다른 프로그램이 링크시켜 사용했던 경우이구요..(두개의 프로그램인데 전부 MFC 환경에, 하나는 잘 돌아가고, 하나는 잘 돌아가지 않더군요 -_-)

위의 코드를 아래와 같이 바꿨더니 inline으로 풀지 않고 잘 돌아가더군요..
코드: 
Instance* inst = Singltone::GetInstance();
for( int i = 0; i < 10; ++i)
{
    inst ->Func();
}
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Testors



가입: 2003년 7월 26일
올린 글: 557
소속: (주)nFlavor
타 사이트 ID(?):
48179650
올리기 올려짐: 2004-12-06 12:57
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인용:
코드: 
for( int i = 0; i < 10; ++i)
{
    Singletone::GetInstance()->Func();
}


위와 같은 경우 컴파일러가 inline으로 for loop 안의 GetInstance() function을 풀어 버리더군요.풀어버려도 제대로 풀리면 문제가 없을텐데, 이게 가끔 제대로 안풀리는 놈이 있습니다.


흥미롭군요..

테스트 해 보았는데 제쪽에서는 for loop 안에 넣는다고 해서 인라인 되는 경우는 없는것 같네요.

뭔가 다른 조건이 필요할것 같은데..

(확실한 조건을 알고 있는게 아니라면 loop 밖으로 빼는 조치는 여전히 잠재적인 문제가 남아있다고 볼 수 있겠죠.. ; )

표준을 무시하고 인라이닝 되는 예제코드가 올라오면 가장 확실할것 같네요. ^^
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비회원
손님
올리기 올려짐: 2004-12-06 13:11
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역시나 쉽게 재현이 안되네요 -.- 좀더 정확한 코드를 올려 드리면 ^^;;

코드: 
DWORD dwCount = Singletone::GetInstance()->GetCount();

for(DWORD i = 0; i < dwCount; ++i)
{
    Element* pElmt = Singletone::GetInstance()->GetElmt( i );
}


코드: 
Singletone 구현은 아래와 같이 했습니다.... 

template
class StaticCreate
{
public:
	static T* GetInstance()
	{
		static T Obj;
		return &Obj;
	}

	static void CreateInstace()
	{
		assert(false && "Invalid Calling for Static Singletone");
	}
	static void ReleaseInstace()
	{
		assert(false && "Invalid Calling for Static Singletone");
	}
};


template >
class SingleTone
{
public:
	static T* GetInstance()
	{
		return CreateMethod::GetInstance();
	}    
	static void CreateInstace()
	{
		return CreateMethod::CreateInstace();
	}
	static void ReleaseInstace()
	{
		return CreateMethod::ReleaseInstace();
	}
protected:
	SingleTone()
	{
	}
	~SingleTone()
	{
	}
};
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sphawk



가입: 2004년 5월 28일
올린 글: 149
소속: N모사
올리기 올려짐: 2004-12-06 13:59
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음.. 제가 겪었던 이야기를 다시 하자면..
멀티스레드 문제는 아님이 확실합니다. 멀티스레드로 빌드하긴 했는데
패킷 처리가 한 스레드에서만 이루어져서, 처리 쪽은 싱글스레드나
다름 없었습니다.

문제 생긴 게.. 캐릭터 정보 테이블인데. 패킷을 받았을 때 이걸 참고하는
패킷이 좀 있습니다. 다른 패킷은 멀쩡히 잘 처리되는데,
특정 패킷만 받으면 캐릭터 정보 테이블 내용이 몽창 날아가더군요.
나중에 확인해보니, 그 루틴에서만 생성자가 두번 호출이 되더군요.
혹시 버퍼 오버플로우 같은 게 생겨서, flag를 0으로 세팅하나도 찾아봤지만
(전에 그런 거 한번 걸린 적 있습니다. 누가 배열 인덱스를 고쳐 놓고, enum으로 정의한 MAX값을 안늘려놓아서.. --; 어이없더군요. 하필 그게 flag를 건드려서 쌩고생개고생을 하게 만들다니..)
그런 것도 아니더군요..

역시 레이옷님과 같이, 캐릭터 정보 테이블은
스태틱 멀티스레디드 라이브러리에 있었습니다.
해결책은 역시 GetInstance() 본문을 cpp로 빼는 걸로 해결 봤습니다.

디스어셈해보니 확실히 GetInstance()가 인라이닝이 되어 있더군요
캐릭터 정보 테이블을 날려먹은거 보니, 데이터는 같은 데이터를
참조한 거 같고.. flag는 같은 플래그인지는 명확하지가 않네요.

뭐 이제는 지난 이야기라 가물가물 하군요. 언젠가 또 겪을 거 같은데
그땐 시간 내서 좀 잘 보도록 하지요. 샘플 코드도 올려보고.
(아.. 참고로 전 저기 비회원이라고 글 올린사람 아닙니다.
저 위에 sparrowhawk라고 올렸던 사람입니다.)
_________________
sparrowhawk, from earthsea.
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비회원
손님
올리기별로 싱글턴이랑 관련은 없지만 최적화 관련해서 VC++6.0에서 당 올려짐: 2004-12-06 13:59
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귀차니즘으로 인해 다음과 같은 코드를 짠적이 있습니다.
ULONG ulChecker = ((ubChecker += (UBYTE)A) << 24)
| ((ubChecker += (UBYTE)B) << 16)
| ((ubChecker += (UBYTE)C) << 8 )
| ((ubChecker += (UBYTE)D) << 0 );
간단한 파일 암호화 관련이었습니다.
디버그나 최적화를 끈 경우 문제가 없는데 릴리즈 최적화를 키면 A,B,C,D가 A,A,A,A인것 처럼 동작하더군요.
잡느라고 고생했습니다.;;;
지금은 다른 방법으로 쓰고 있지만 그때 고생한거 생각하면...;
VC++의 최적화 기능은 꽤나 좋지만 문제가 없지는 않은 듯 합니다.
그럼.
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