MS 레전드 개발자가 알기 쉽게 풀어쓴 C++ future의 내부 작동 원리

요약 마이크로소프트의 베테랑 개발자 레이먼드 첸(Raymond Chen)이 자신의 블로그 'The Old New Thing'을 통해 C++ 표준 라이브러리의 비동기 처리 핵심 요소들을 설명하는 멘탈 모델 정리 시리즈를 시작했습니다. 그는 std::promise, std::packaged_task, std::async, std::future, std::shared_future 같은 도구들이 실은 표준 라이브러리 내부에서 '상태(state)'라고 불리는 단 하나의 공통 메커니즘을 기반으로 구현되어 있다고 설명합니다. 글에서는 이해를 돕기 위해 C#의 task completion source와 유사한 개념으로서 이를 'source'라는 가상의 구조체로 정의해 구조를 풀어나갔습니다. 이 가상 'source' 구조체는 판별자(discriminant), 값 또는 예외를 담는 공용체(union), 그리고 스레드 안전성을 보장하는 뮤텍스와 대기를 위한 조건 변수(condition variable)로 구성됩니다. 핵심 동작은 단순하게 네 가지로 나뉩니다. 첫째, 비어있는 상태에서만 값을 설정하는 `set_value`. 둘째, 예외를 저장하는 `set_exception`. 셋째, 결과가 준비될 때까지 기다리는 `wait` 및 `wait_for`. 넷째, 값을 꺼내거나 예외를 다시 던지는 `get`과 값을 이동시키며 소비 상태로 변경하는 `consume`입니다. 그는 값이 이미 채워졌는데 또 설정하려고 하면 오류를 던지고, 한 번 소비된 값을 다시 꺼내려 할 때도 예외를 던지도록 설계 원리를 설명했습니다. 또한 union 때문에 소멸자를 직접 작성하는 것은 다소 귀찮은 작업이라며 독자의 몫으로 남겨두었고, 자신이 이 시리즈를 작성하는 진짜 이유에 대해 "나 역시 작동 방식을 자꾸 까먹기 때문에 정리하면서 기억하려는 것"이라는 유쾌한 코멘트를 덧붙였습니다.