unsigned 형의 이전 값이 최댓값을 넘어 0을 지난 경우, 값의 차이를 계산하는 방법
제목 짓기 참 어렵군요. (게다가, 이제서야 이런 사실을 알았다는 것이 부끄럽기도 하지만, 그래도 다른 분들은 더 일찍 알기를 바라면서 기록을 남깁니다. ^^;)
예를 하나 들어 볼까요? ^^ GetTickCount Win32 API 함수는 부호 없는 4바이트 정수를 반환합니다.
GetTickCount function (sysinfoapi.h)
; https://docs.microsoft.com/en-us/windows/win32/api/sysinfoapi/nf-sysinfoapi-gettickcount
DWORD GetTickCount();
이 함수는 시스템이 부팅 후 흐른 시간을 밀리 초 단위로 반환하는데요, 그래서 특정 구간의 시간을 측정할 때 다음과 같은 식으로 구할 수 있습니다.
{
uint _old = GetTickCount();
// ... 연산 ...
uint _now = GetTickCount();
Console.WriteLine(_now - _old); // 연산에 걸린 시간
}
문제는, GetTickCount가 다루는 값의 타입이 "unsigned int"이기 때문에 대략 49.7일이 지나면 UInt32.MaxValue(4294967295u) 값을 지나 0으로 돌아가 다시 카운트를 시작한다는 점입니다. 그래서, 이를 고려해 다음과 같은 식으로 시간 차를 구해야 합니다.
{
uint _old = GetTickCount();
// ... 연산 ...
uint _now = GetTickCount();
uint diff = 0;
if (_old > _now)
{
diff = uint.MaxValue - _old + _now + 1;
}
else
{
diff = _now - _old;
}
}
사실, 지금까지 아무런 의심 없이 저 코드를 너무나 당연하다고 생각했는데요, 우연히 다음의 글을 읽게 되면서 ^^; 그럴 필요가 없었다는 것을 알게 되었습니다.
What's the best replacement for timeGetTime to avoid wrap-around?
; https://stackoverflow.com/questions/2825824/whats-the-best-replacement-for-timegettime-to-avoid-wrap-around
그러니까, "unsigned" 타입인 경우에는 그냥 최댓값을 넘는 것에 상관없이 무조건 다음과 같이 구하면 되는 것이었습니다.
diff = _now - _old;
여기서 주의를 해야 할 점은, 반드시 unsigned 타입이어야 한다는 점입니다. signed 타입인 경우에는 overflow 문제가 있기 때문입니다.
그나저나... 도대체 왜 그런 것인지 궁금하신 분이 있을까요? ^^ 원리는 간단합니다. 컴퓨터는 뺄셈 연산을 2의 보수로 바꿔서 처리하기 때문인데요, 간단하게 예를 들어 unsigned 4bit로 재현해 보겠습니다.
즉, 지난번 시간이 14(1110) 값이 나왔고, 현재 시간이 최댓값(unsigned 4비트이므로 15)을 지나 3(0011)이라고 가정했을 때, 3 - 14는 다음과 같은 계산을 거쳐,
16진수 3 == 2진수 0011
16진수 e == 2진수 1110
차이 값 = 3 - e
==> 0011 - 1110
==> 3 + (2의 보수(e)) // 컴퓨터는 2의 보수로 바꿔 덧셈 연산으로 변경
==> 0011 + 0010 (1110의 2의 보수)
==> 0101 (10진수 5)
결과는 5가 됩니다. 굳이 이전 값과 현재 값의 크기를 비교할 필요가 없었던 것입니다.
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