GNUgperfUtiltity사용자설명서

GNU GPERF Utilty 사용자설명서 Douglas C. Schmidt 마지막 업데이트날짜: 1998년 4월14일 버전2.7 Copyright (C) 1989-1998 Free Software Foundation, Inc.

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GNU GENERAL PUBLIC LICENSE

Version 1, February 1989 

Copyright (C) 1989 Free Software Foundation, Inc.
675 Mass Ave, Cambridge, MA 02139, USA

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of this license document, but changing it is not allowed.

Preamble

The license agreements of most software companies try to keep users at the mercy of those companies. By contrast, our General Public License is intended to guarantee your freedom to share and change free software--to make sure the software is free for all its users. The General Public License applies to the Free Software Foundation's software and to any other program whose authors commit to using it. You can use it for your programs, too.

When we speak of free software, we are referring to freedom, not price. Specifically, the General Public License is designed to make sure that you have the freedom to give away or sell copies of free software, that you receive source code or can get it if you want it, that you can change the software or use pieces of it in new free programs; and that you know you can do these things.

To protect your rights, we need to make restrictions that forbid anyone to deny you these rights or to ask you to surrender the rights. These restrictions translate to certain responsibilities for you if you distribute copies of the software, or if you modify it.

For example, if you distribute copies of a such a program, whether gratis or for a fee, you must give the recipients all the rights that you have. You must make sure that they, too, receive or can get the source code. And you must tell them their rights.

We protect your rights with two steps: (1) copyright the software, and (2) offer you this license which gives you legal permission to copy, distribute and/or modify the software.

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TERMS AND CONDITIONS

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  5. You may not copy, modify, sublicense, distribute or transfer the Program except as expressly provided under this General Public License. Any attempt otherwise to copy, modify, sublicense, distribute or transfer the Program is void, and will automatically terminate your rights to use the Program under this License. However, parties who have received copies, or rights to use copies, from you under this General Public License will not have their licenses terminated so long as such parties remain in full compliance.
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  8. The Free Software Foundation may publish revised and/or new versions of the General Public License from time to time. Such new versions will be similar in spirit to the present version, but may differ in detail to address new problems or concerns. Each version is given a distinguishing version number. If the Program specifies a version number of the license which applies to it and "any later version", you have the option of following the terms and conditions either of that version or of any later version published by the Free Software Foundation. If the Program does not specify a version number of the license, you may choose any version ever published by the Free Software Foundation.
  9. If you wish to incorporate parts of the Program into other free programs whose distribution conditions are different, write to the author to ask for permission. For software which is copyrighted by the Free Software Foundation, write to the Free Software Foundation; we sometimes make exceptions for this. Our decision will be guided by the two goals of preserving the free status of all derivatives of our free software and of promoting the sharing and reuse of software generally.

    NO WARRANTY

  10. BECAUSE THE PROGRAM IS LICENSED FREE OF CHARGE, THERE IS NO WARRANTY FOR THE PROGRAM, TO THE EXTENT PERMITTED BY APPLICABLE LAW. EXCEPT WHEN OTHERWISE STATED IN WRITING THE COPYRIGHT HOLDERS AND/OR OTHER PARTIES PROVIDE THE PROGRAM "AS IS" WITHOUT WARRANTY OF ANY KIND, EITHER EXPRESSED OR IMPLIED, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE. THE ENTIRE RISK AS TO THE QUALITY AND PERFORMANCE OF THE PROGRAM IS WITH YOU. SHOULD THE PROGRAM PROVE DEFECTIVE, YOU ASSUME THE COST OF ALL NECESSARY SERVICING, REPAIR OR CORRECTION.
  11. IN NO EVENT UNLESS REQUIRED BY APPLICABLE LAW OR AGREED TO IN WRITING WILL ANY COPYRIGHT HOLDER, OR ANY OTHER PARTY WHO MAY MODIFY AND/OR REDISTRIBUTE THE PROGRAM AS PERMITTED ABOVE, BE LIABLE TO YOU FOR DAMAGES, INCLUDING ANY GENERAL, SPECIAL, INCIDENTAL OR CONSEQUENTIAL DAMAGES ARISING OUT OF THE USE OR INABILITY TO USE THE PROGRAM (INCLUDING BUT NOT LIMITED TO LOSS OF DATA OR DATA BEING RENDERED INACCURATE OR LOSSES SUSTAINED BY YOU OR THIRD PARTIES OR A FAILURE OF THE PROGRAM TO OPERATE WITH ANY OTHER PROGRAMS), EVEN IF SUCH HOLDER OR OTHER PARTY HAS BEEN ADVISED OF THE POSSIBILITY OF SUCH DAMAGES.

END OF TERMS AND CONDITIONS

Appendix: How to Apply These Terms to Your New Programs

If you develop a new program, and you want it to be of the greatest possible use to humanity, the best way to achieve this is to make it free software which everyone can redistribute and change under these terms.

To do so, attach the following notices to the program. It is safest to attach them to the start of each source file to most effectively convey the exclusion of warranty; and each file should have at least the "copyright" line and a pointer to where the full notice is found. 

one line to give the program's name and a brief idea of what it does.
Copyright (C) 19yy  name of author

This program is free software; you can redistribute it and/or modify
it under the terms of the GNU General Public License as published by
the Free Software Foundation; either version 1, or (at your option)
any later version.

This program is distributed in the hope that it will be useful,
but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
GNU General Public License for more details.

You should have received a copy of the GNU General Public License
along with this program; if not, write to the Free Software
Foundation, Inc., 59 Temple Place - Suite 330, Boston, MA 02111-1307, USA.

Also add information on how to contact you by electronic and paper mail.

If the program is interactive, make it output a short notice like this when it starts in an interactive mode: 

Gnomovision version 69, Copyright (C) 19yy name of author
Gnomovision comes with ABSOLUTELY NO WARRANTY; for details type `show w'.
This is free software, and you are welcome to redistribute it
under certain conditions; type `show c' for details.

The hypothetical commands `show w' and `show c' should show the appropriate parts of the General Public License. Of course, the commands you use may be called something other than `show w' and `show c'; they could even be mouse-clicks or menu items--whatever suits your program.

You should also get your employer (if you work as a programmer) or your school, if any, to sign a "copyright disclaimer" for the program, if necessary. Here a sample; alter the names: 

Yoyodyne, Inc., hereby disclaims all copyright interest in the
program `Gnomovision' (a program to direct compilers to make passes
at assemblers) written by James Hacker.

signature of Ty Coon, 1 April 1989
Ty Coon, President of Vice

That's all there is to it!

GNU gperf 공헌자들에게

소개

gperf는 C++로 작성된 완벽 해시 함수 생성기입니다. 그것은 n개 요소의 사용자정의된 키워드 셋 W를 완벽 해쉬 함수 F로 변환시킵니다. F는 유니크하게 W안의 키워드들을 0에서 k사이의 범위안에 매핑 시킵니다.k는 n보다 크거나 같습니다. 만약 k가 n과 같다면 F는 최소의 완벽 해시 함수입니다. gperf는 0..k 요소 스태틱 룩업 테이블과 C함수의 짝을 생성합니다. 이 함수들은 주어진 문자열 s가 W안에 발견되는지, 룩업 테이블안으로 적어도 한개의 프로브를 사용하여 결정합니다.

현재 geprf는 GNU C, GNU C++, GNU Pascal, GNU Module 3, GNU indent를 포함하는 수개의 제품과 연구중인 컴파일러, 그리고 언어 처리 툴안의 사전 분석기를 위해 예비 키워드 인식기를 생성합니다. geprf의 완전한 C++ 소스 코드는 ics.uci.edu와 ftp.santafe.edu의 익명 ftp 를 통해 얻을수 있습니다. gperf는 또한 수년동안 GNU libg++ 라이브러리와 함께 배포되었습니다. 이식성이 뛰어나고 동일한 기능의 gperf K&R C 버전이 comp.sources.unix에 보관되어 있습니다. 끝으로, gperf의 디자인을 설명한 설명서와 자세히 기록된 실행서가 Second USENIX C++ 컨퍼런스 의사록에 포함되어 있습니다.

스태틱 검색 구조와 GNU gperf

스태틱 검색 구조는 특정한 기본 오퍼레이션, 즉 초기화,입력그리고 조회를 가지는 절대 데이타 타입입니다. 개념적으로, 모든 입력은 조회이전에 발생합니다. 실제로,gperf는 검색 집합 키워드들을 포함하는 스태틱어레이와 사용자에 의해 결정되는 임의로 관계되는 속성들을 생성합니다. 그래서 본질적으로 입력을 위한 실행 시간 값이 없습니다. 그것은 스태틱 검색 집합의 표현을 위한 유용한 데이타 구조입니다. 스태틱 검색 집합들은 소프트웨어 시스템 어플리케이션안에서 자주 발생합니다. 일반적인 스태틱 검색 집합들은 컴파일러 예약어, 어셈블러 입력 opcode,그리고 내장 쉘 인터프리터 명령어들을 포함합니다. 검색 집합 멤버들은 키워드라고 불리는데, 보통 프로그램의 초기화동안에 구조에 단 한번 입력되며, 실행시에 일반적으로 수정되지 않습니다.

수적인 스태틱 검색 구조의 구현은 어레이나, 링크된 리스트, 바이너리 검색 나무구조,디지털 구조 시도, 그리고 해시 테이블로 존재합니다. 공간 유틸라이제이션과 검색 시간 효과사이에서 서로 다른 시도는 균형을 취할것을 제공합니다.예를 들어, 소팅된 n개 엘레멘트 어레이는 공간적 이득이 있고, 반면에 바이너리검색을 이용하는 검색 오퍼레이션에 대한 평균 케이스 시간 복잡도는 로그 n에 비례합니다. 역으로, 해시 테이블 구현은 자주 일정한 시간내에 테이블 엔트리를 위치시키지만, 일반적으로 여분의 메모리를 더 지우며, 더 나쁜 케이스 성능을 보입니다.

최소 완벽 해시 펑션은 스태틱 검색 집합의 특별한 경우에 대해 최상의 솔루션을 제공합니다. 최소 완벽 해시 펑션은 두 가지의 특징으로 정의됩니다:

대부분의 어플리케이션에 대해서 최소 완벽해시 펑션들보다 완벽해시 펑션들을 만들어내는 것이 더 쉽습니다.더 나아가, 실제 문제에서 최소가 아닌 완벽 해시 펑션은 자주 최소의 것보다 더 빨리 실행됩니다. 이 현상은 드문 키워드 테이블을 찾는 것이 "널" 엔트리를 위치시키는 가능성을 증사시키며, 따라서 문자열 비교를 감소시키기 때문입니다.gperf의 디폴트 행동은 키워드 집합들에 대해서 최소에 가까운 완벽 해시 펑션을 생성합니다.그러나, gperf는 최소성과 완벽성의 등급을 넘어 사용자의 조절을 허락하는 많은 옵션을 제공합니다.

스태틱 검색 집합들은 종종 긴 시간동안 비교적 안정성을 보여줍니다. 예를 들어, 아다의 63개의 예약어는 거의 10년동안 일정하게 남아 있습니. 따라서 만약 그 결과로서 매우 많은 횟수로서 사용되어진다면 한번최적의 검색 구조를 만들어가는 합의된 노력를 확장시키는 것은 자주 할만한 가치가 있는 일입니다.gperf는 손으로 시공간의 유효한 검색 구조를 만들어내는것과 관련되는 단조롭고 고된 작업을 없애줍니다. 이것은 중요한 프로그래밍 프로젝트에 대해서 유효하고 실제적인 도구라고 증명이 되었습니다. gpef로부터의 결과는 일반적으로 GNU C, GNU C++, GNU Pascal 그리고 GNU Modula 3를 포함하여 수개의 제품과 연구용 컴파일러에 사용됩니다. 후자의 두개의 컴파일러는 아직 공식적인 GNU 배포본의 일부는 아닙니다. 각각의 컴파일러는 gperf를 효과적으로 각자의 예약어를 확인하는 스태틱 검색 구조들을 자동적으로 생성하는데에 이용합니다.

GNU gperf의 고레벨 서술

완벽 해시 펑션 생성기 geprf는 키파일(또는 디폴트로 표준 입력으로부터)로부터 키워드의 집합을 읽습니다. 그것은 룩업 테이블로의 적어도 한개의 프로브를 가지는 스태틱 키워드 집합의 멤버를 인지하는 완벽 해시 펑션를 끌어내는 시도를 합니다. 만약 gperf가 그러한 펑션을 생성하는데에 성공하면 그것은 해싱과 테이블 룩업 인식을 수행하는 C 소스 코드 루틴 쌍을 만들어냅니다. 모든 생성된 C 코드는 표준 출력으로 방향지어집니다. 아래에 표사된 명령행 옵션은 gperf로의 입력과 출력 형식을 고치는 것을 가능하게 합니다.

디폴트로, gperf는 효과적인 공간 이용에서 덜 강조된 시간효율 코드를 생성하려고 시도합니다. 그러나, 공간의 저장을 위해 실행시간을 교환을 허락하거나 또는 역으로의 허락를 위해 수개의 옵션이 존재합니다. 특별히, 일반적으로 더 빠른 검색을 양보하여, 생성된 테이블 크기의 확장은 희박한 검색 구조를 만들어냅니다. 역으로, gperf를 데이타 공간 저장 사이즈를 최소화하는 C 스윗치 구문 방법에 직접적으로 사용할수도 있습니다. 더 나아가서, C 스윗치의 사용은 실제적으로 어느정도 시간을 벌충하여 키워드의 속도를 높일수도 있습니다. 실제의 결과는 물론 C 컴파일러에 의존합니다.

일반적으로, gperf는 문자에 값을 지정합니다. 그것은 몇개의 값의 집합이 각각의 키워드에 유일한 값을 주기전까지 해싱을 위해 사용됩니다. 효과적인 발견적 프로그램은 해시 값의 범위가 커질수록, gperf가 완벽 해시 펑션를 발견하고 만들어내는 것이 쉬어집니다. 실험은 gperf로부터 대부분을 얻어내는 핵심입니다.

gperf로의 입력 형식

특별히 `-t' 옵션, 즉 어떤 명령행 아규먼트를 변환시킴으로 입력 키파일 형식을 조절할수 있습니다. 입력 형태는 GNU 유틸리티 flex와 bison(또는 UNIX 유틸리티 lex와 yacc)과 비슷합니다. 다음은 일반적인 형식의 개략적인 모습입니다: 

declarations
%%
keywords
%%
functions

flex나 bison과 틀리게, gperf 입력의 모든 섹션들은 옵션으로 되어 있습니다. 다음 절들에서 각각의 섹션에 대한 입력 형식을 기술합니다.

스트럭트(struct) 선언과 C code 포함(Inclusion)

키워드 입력 파일은 선택적으로 사용자-공급을 준비하기 위한 조항뿐만 아니라 임의의 C 선언들과 정의들을 포함하기 위한 섹션을 포함합니다. 만약 `-t' 옵션이 활성화되면, 반드시 키파일 파일로부터의 선언부안에 마지막 컴포넌트로서 C 스트럭트가 제공되어야 합니다. 이 스트럭트안의 첫번째 필드(field)는 이 필드의 이름이 아래에 기술된 `-K' 옵션으로 수정하는 것이 가능함에도 불구하고 `네임(name)'이라고 불리는 char * 식별자가 되어야 합니다.

다음에 입력으로써 년도의 달(month)과 그것들의 속성을 사용한 간단한 예가 있습니다: 

struct months { char *name; int number; int days; int leap_days; };
%%
january,   1, 31, 31
february,  2, 28, 29
march,     3, 31, 31
april,     4, 30, 30
may,       5, 31, 31
june,      6, 30, 30
july,      7, 31, 31
august,    8, 31, 31
september, 9, 30, 30
october,  10, 31, 31
november, 11, 30, 30
december, 12, 31, 31

키워드들의 리스트와 다른 필드로부터의 스트럭트 선언의 분리가 연속된 퍼센트 기호의 쌍 %%이며, 유닉스 유틸리티 lex처럼 첫번째 컬럼의 왼편에 나타나있습니다.

GNU 유틸리티 flex와 bison과 비슷한 문법을 사용하여, 생성된 출력 파일로 C 소스 텍스트와 축어적인 코멘트를 직접적으로 포함하는 것이 가능하다. 이것은 리전(region) 인사이드를 left-justifed된 서라운딩(surrounding)%{,%} 쌍으로 둘러싸는 것으로 성취됩니다. 다음에 이러한 특징을 일러스트한 앞서의 예제에 기초한 입력 프레그먼트(fragment)가 있습니다: 

%{
#include <assert.h>
/* 이 코드섹션은 출력으로 곧바로 삽입됩니다.*/
int return_month_days (struct months *months, int is_leap_year);
%}
struct months { char *name; int number; int days; int leap_days; };
%%
january,   1, 31, 31
february,  2, 28, 29
march,     3, 31, 31
...

전체적으로 선언부를 생략하는것이 가능합니다. 이러한 경우 키파일은 첫번째 키워드 라인으로 곧바로 시작합니다. 즉: 

january,   1, 31, 31
february,  2, 28, 29
march,     3, 31, 31
april,     4, 30, 30
...

키워드 엔트리를 위한 형식

두번째 키파일 포맷 섹션은 키워드들의 라인들과 제공될수도 있는 임의의 관련된 속성들을 포함하고 있습니다. 첫번째 컬럼에서 `#'으로 시작되는 라인은 주석으로 여겨집니다. `#'다음에 뒤따르는 모든 것들은 그것부터 다음의 새로운 행을 포함하여 무시됩니다.

주석문이 아닌 라인의 첫번째 필드는 항상 키 그 자신입니다. 그것은 간단한 명칭으로 주어져야 하는데, 즉 인용부호로 둘러쌓이거나 첫번째 컬럼에 반하여 left-justified flush되는 것이 없어야 합니다. 이 문맥에서, "필드"는 처번째 빈칸, 또는 컴마, 혹은 새로운라인까지 확장되지만 그것들을 포함하지는 않는것으로 여겨집니다. 여기에 C 예약어의 부분 리스트로부터 발췌된 간단한 예가 있습니다. 

# 이것들은 C 예약어입니다. ANSI C 예약어의 완전한 리스트들을 위해 
# c.gperf파일을 보십시오. 
unsigned
sizeof
switch
signed
if
default
for
while
return

flex나 bison와는 달리 첫번째 %% 표시는 만약 선언부가 비어있다면 생략될수도 있다는 것을 주의하십시오.

덧붙여진 필드들은 선택적으로 선도 키워드를 따라갈수도 있습니다. 필드들은 컴마로 구별되어져야 하며, 라인의 끝에서 끝내야 합니다. 이러한 필드들이 의미하는 것은 전적으로 당신에게 달려 있습니다;그것들은 선언부에서 당신에 의해 제공되는 사용자정의된 스트럭트의 요소들을 초기화화는데 사용됩니다. 만약 `-t'옵션이 활성화되지 않는다면 이러한 필드들은 단순히 무시됩니다. 마지막 것을 제외한 모든 앞의 예제들은 키워드 속성들을 포함합니다.

포함되어 있는 추가적인 C함수들

옵션인 세번째 섹션은 또한 flex와 bison안에서 발견되어지는 협약과 매우 밀접하게 대응하고 있습니다. 이 섹션안의 모든 텍스트는 마지막 %%에서 시작하여 입력 파일의 끝까지 확장되어지는데,생성되어지는 출력 파일안에 말 그대로 포함되어 있습니다. 당연히, 이 섹션안에 담겨져 있는 코드가 정당한 C라는 것을 확신하는 것은 당신의 책임입니다.

gperf를 이용하여 생성되는 C 코드의 출력 포맷

몇개의 C 코드를 생성하는 방법을 조절하는 옵션들이 표준 출력에 나타나 있습니다. 두개의 C 함수가 생성됩니다. 당신이 커맨드 라인 옵션을 이용하여 in_word_set를 위한 이름을 수정한다 하더라도 그것들은 hash와 in_word_set라 불립니다. 두개의 함수드는 두개의 아규먼트를 요구하는데, 스트링인 char * str와 길이(length) 파라미터인 int len입니다. 그것들의 디폴트 함수 프로토타입은 다음과 같습니다: 

static int hash (char *str, int len);
int in_word_set (char *str, int len);

디폴트로, 생성된 hash 함수는 len을 수개의 사용자정의된 지역적 스태틱 어레이안에 저장된 조합된(associated) 값 테이블안으로 인덱스된 str 키 포지션에 더함으로써 생성된 정수값을 돌려줍니다. 조합된 값 테이블은 내부적으로 gperf에 의해서 형성되어지며 이후 hash_table이라 불리는 스태틱 지역 C 어레이로서 출력됩니다; 그 의미와 특성은 아래부분에 묘사되어 있습니다. GNU gperf의 구현 상세도 섹션을 보십시오. 관련된 키 위치들은 gperf가 실행될때 `-k' 옵션에 의하여 결정되는데, 아래쪽의 옵션들섹션에 자세히 나와 있습니다. gperf유틸리티에 대한 옵션들 섹션을 보십시오.

두개의 옵션 `-g'(당신이 GNU C와 그것의 인라인피쳐(feature)를 가지고 컴파일한다고 가정합니다.)과 `-a' (안시 C 스타일 함수 프로토타입을 가정합니다.) 은 생성된 hash 루틴과 in_word_set 루틴 모두의 내용을 바꿉니다. 그러나 , 함수 in_word_set는 당시의 옵션 세팅에 답하여 더 확장적으로 수정이 될 수 있습니다. in_word_set 구조에 영향을 주는 옵션은 다음과 같습니다:

만약 `-t'와 `-s'옵션이 생략된다면, 디폴트 액션은 키를 포함하는 char *를 생성할텐데, 이 키는 어레이를 부연하는 데에 사용되는 여분의 널(null) 스트링을 동반합니다. 다양한 입력과 출력 옵션으로 실험하고, 결과로 나오는 C 코드를 타이밍함에 의하여, 당신은 서로 다른 키워드 세트 특성들에 대해 가장 좋은 옵션의 선택을 결정할 수 있습니다.

gperf유틸리티에 대한 옵션들

gperf에 대해 많은 옵션들이 있습니다. 그것들은 프로그램이 실제적인 어플리케이션들에 사용되기 편해지도록 만드는데 덧붙여집니다. "온라인" 도움말이 `-h' 옵션을 통하여 읽기 가능합니다. 여기에 완전한 옵션 리스트가 있습니다.

입력 파일의 해석에 영향을 미치는 옵션들

출력 코드를 위한 언어를 상술하는 옵션들

출력 코드내의 파인 튜닝 디테일(fine tuning Details)을 위한 옵션

gperf에 채택된 알고리즘을 바꾸기 위한 옵션들

정보를 제공하는 출력

gperf의 알려진 문제점과 한계들

다음은 gperf 현재 릴리스의 몇가지 햔계들입니다:

여전히 남아 있는 해야 할 것들

더 속속들이 들어내는 접근을 가지고 현재의 완벽 해시 함수 알고리즘을 교체하는 "비교적"쉬운 방법이 있어야 합니다;완벽 해시 함수 모듈은 다른 프로그램 모듈 에 대해 본질적으로 독립적입니다. 추가적인 가치있는 향상이 포함되어 있습니다:

GNUgperf의 구현 세부

gperf 구현에 사용되어지는 데이터 구조와 알고리즘의 고차원의 설명을 하는 보고서가 곧 나올 것입니다. 이 보고서는 유지보수와 강화 관점으로부터뿐만 아니라 다수의 더 형명하고 유용한 프로그래밍 기법, 즉 `반복 수' 불리앙 어레이, 더블 해싱, 파일로부터의 마음대로의 긴 입력을 읽는 "안전"하고 효과적인 방법, 그리고 리스트안에서 최소 최대 원소를 동시에 결정하기 위한 최적하된 알고리즘을 보여주기 때문에라도 유용합니다.

참고문헌

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