Windows / C++ - AllocConsole로 할당한 콘솔과 CRT 함수 연동
예를 하나 들어 볼까요? 간단하게 Visual C++ Console Application 프로젝트를 하나 만들고 아래와 같이 코딩한 후,
// Console Application "Console (/SUBSYSTEM:CONSOLE)"
#include <iostream>
int main()
{
std::cout << "Hello World!\n";
getchar();
}
실행하면 콘솔 창에 std::cout 출력과 getchar() 입력 함수가 잘 연동이 됩니다. 콘솔 프로그램(Windows CUI Program)은 윈도우 운영체제의 콘솔 창 서비스를 자동으로 지원받으면서 Visual C++의 초기 CRT 함수들이 그것과 연동하는 절차를 거치기 때문입니다.
반면, 위의 프로젝트를 Windows Application으로 만들거나, 아니면 간단하게 "Linker" / "System"의 "Subsystem"을 "Console (/SUBSYSTEM:CONSOLE)" 대신 "Windows (/SUBSYSTEM:WINDOWS)"로 바꾼 후 WinMain으로 코드를 변경하면,
// Windows GUI Application "Windows (/SUBSYSTEM:WINDOWS)"
#include <iostream>
int WinMain(HINSTANCE hInstance, HINSTANCE hPrevInstance, LPSTR lpCmdLine, int nShowCmd)
{
std::cout << "Hello World!: " << result << std::endl;
getchar();
return 0;
}
이제 std::cout 출력은 어디에서도 볼 수 없고 getchar() 호출로 인한 블록킹도 발생하지 않습니다. 이런 경우 원한다면 AllocConsole을 이용해 별도의 콘솔 창을 띄우는 것이 가능한데요,
#include <iostream>
#include <Windows.h>
int WinMain(HINSTANCE hInstance, HINSTANCE hPrevInstance, LPSTR lpCmdLine, int nShowCmd)
{
BOOL result = AllocConsole();
std::cout << "Hello World!: " << result << std::endl;
getchar();
return 0;
}
그래도 여전히 std::cout와 getchar는 연동하지 않습니다. 왜냐하면, 표준 I/O 및 에러 출력을 초기화하는 CRT 함수는 WinMain의 시작 전 WinMainCRTStartup 단계에서 이미 끝나기 때문에, AllocConsole을 호출한다고 해서 그 초기화 작업이 다시 호출되지는 않기 때문입니다. 사실, AllocConsole은 Win32 API로써 운영체제에서 제공하는 시스템 함수에 속하므로 엄밀히 CRT 작업과는 독립적인 기능입니다. 결국, std::cout, getchar()는 새롭게 뜬 Console과 연동이 안 되는 것입니다.
물론, 수동으로 연결하는 것은 가능합니다. 가령, getchar() 함수의 정의를 보면,
// C:\Program Files (x86)\Windows Kits\10\Source\10.0.22621.0\ucrt\stdio
extern "C" int __cdecl getchar()
{
return _fgetchar();
}
extern "C" int __cdecl _fgetchar()
{
return fgetc(stdin);
}
extern "C" int __cdecl fgetc(FILE* const public_stream) // public_stream
{
...[생략]...
}
결국 특정 FILE 스트림으로부터 fgetc 입력을 받는 것이므로 AllocConsole로 열어 놓은 표준 I/O를 다음과 같이 직접 지정해 출력할 수 있습니다.
#include <iostream>
#include <Windows.h>
#include <stdio.h>
#include <io.h>
#include <fcntl.h>
// Windows GUI Application 프로젝트 유형
int WinMain(HINSTANCE hInstance, HINSTANCE hPrevInstance, LPSTR lpCmdLine, int nShowCmd)
{
BOOL result = AllocConsole();
{
HANDLE hStdIn = GetStdHandle(STD_INPUT_HANDLE);
HANDLE hStdOut = GetStdHandle(STD_OUTPUT_HANDLE);
int fdIn = _open_osfhandle((long)hStdIn, _O_TEXT); // fdIn == 3
int fdOut = _open_osfhandle((long)hStdOut, _O_TEXT); // fdOut == 4
FILE* fpIn = _fdopen(fdIn, "rt");
FILE* fpOut = _fdopen(fdOut, "wt");
fprintf_s(fpOut, "Hello World: %d\n", result);
fflush(fpOut);
fgetc(fpIn);
fclose(fpIn);
fclose(fpOut);
}
}
지난 글에서, *NIX의 open은, 사용하지 않는 file descriptor로부터 가장 낮은 번호를 할당한다고 했습니다. 이런 특징 때문에, *NIX에서는 0번을 닫고 새로운 파일을 열면 그것이 0번으로 할당돼, 표준 입력을 새롭게 지정하는 것이 가능합니다.
윈도우는 어떨까요? 위의 코드와 같은 경우, 엄밀히 0, 1, 2번이 사용 중이 아니므로 새롭게 파일을 열면 0번부터 시작해야 합니다. 하지만, _open_osfhandle을 호출한 결과는 (0번이 아닌) 3번부터 file descriptor를 받고 있습니다. 다시 말해, 윈도우는 가용한 가장 낮은 번호의 기준이 3번이라는 차이점이 있습니다.
그렇다면, 윈도우는 표준 I/O/Error를 새롭게 지정할 방법이 없는 것일까요? 이에 대해 검색해 보면,
AllocConsole() not displaying cout
; https://stackoverflow.com/questions/15543571/allocconsole-not-displaying-cout
답변에 따라 다음과 같이
freopen_s 함수를 이용할 수 있습니다.
BOOL result = AllocConsole();
FILE* fpIn = nullptr;
FILE* fpOut = nullptr;
freopen_s(&fpIn, "CONIN$", "r", stdin);
freopen_s(&fpOut, "CONOUT$", "w", stdout);
_ASSERT(fpIn == stdin);
_ASSERT(fpOut == stdout);
std::cout << "Hello World!: " << result << std::endl; // AllocConsole로 할당한 콘솔과 연동
getchar(); // AllocConsole로 할당한 콘솔과 연동
fclose(fpIn);
fclose(fpOut);
"CONIN
$"은 CreateFile 함수에서 현재 응용 프로그램과 연결된
콘솔의 입력 핸들을 반환하는 특별한 이름입니다. (마찬가지로 "CONOUT
$", "CONERR
$"도 각각 출력, 에러에 해당합니다.) freopen_s 함수는 (2번째 인자인) 이름을 CreateFile로 열어 반환받은 핸들을 4번째 인자인 FILE*에 연결하는 역할을 합니다.
재미있는 것은, stdin/stdout의 정보를 CreateFile 핸들과 연결하긴 하지만, 내부적으로는 어쨌든 파일 open 작업을 거치기 때문에 새롭게 file descriptor를 할당받습니다.
std::cout << "stdin file descriptor: " << _fileno(stdin) << std::endl;
std::cout << "stdout file descriptor: " << _fileno(stdout) << std::endl;
/* 출력 결과:
stdin file descriptor: 3
stdout file descriptor: 4
*/
참고로, stdin, stdout, stderr은 (AllocConsole도 호출하지 않았고) 콘솔 응용 프로그램이 아니라면 -2 값을 가집니다.
// Windows GUI Application 프로젝트 유형
int old_stdin_fd = _fileno(stdin); // == -2 (_NO_CONSOLE_FILENO)
int old_stdout_fd = _fileno(stdout); // == -2 (_NO_CONSOLE_FILENO)
int old_stderr_fd = _fileno(stderr); // == -2 (_NO_CONSOLE_FILENO)
// C:\Program Files (x86)\Windows Kits\10\Source\10.0.10240.0\ucrt\inc\corecrt_internal_lowio.h
#define _NO_CONSOLE_FILENO ((intptr_t)-2)
만약 AllocConsole 호출 없이 freopen_s를 거치면 이후 getchar 함수 호출은 블록킹 없이 지나가는 수준으로 그치지만 std::cout의 경우에는 이런 assert 창이 뜹니다.
Program: ..._by_api\ConsoleApplication1\x64\Debug\ConsoleApplication1.exe
File: minkernel\crts\ucrt\src\appcrt\lowio\isatty.cpp
Line: 17
Expression: (fh >= 0 && (unsigned)fh < (unsigned)_nhandle)
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