Aritalab:Lecture/Programming/C/Parallel - Revision history

Adm: /* スレッドの作成、排他制御 */

2012-07-09T07:27:33Z

‎スレッドの作成、排他制御

Adm: /* スレッドの作成、排他制御 */

2012-07-09T07:01:02Z

‎スレッドの作成、排他制御

Adm: /* スレッドセーフ、リエントラント、再入可能 */

2012-07-09T07:00:39Z

‎スレッドセーフ、リエントラント、再入可能

Adm: /* スレッドセーフ、リエントラント、再入可能 */

2012-07-09T06:52:29Z

‎スレッドセーフ、リエントラント、再入可能

Adm: /* エラーハンドリング */

2012-07-09T06:26:09Z

‎エラーハンドリング

Adm: /* エラーハンドリング */

2012-07-09T06:20:58Z

‎エラーハンドリング

Adm: /* スレッドセーフティ */

2012-07-09T06:20:30Z

‎スレッドセーフティ

Adm: /* プログラムのヒント */

2012-07-09T06:12:34Z

‎プログラムのヒント

Adm: /* プログラムのヒント */

2012-07-09T06:11:03Z

‎プログラムのヒント

Adm: /* 注意点 */

2012-07-09T06:09:46Z

‎注意点

@@ Line 89: / Line 89: @@
 実行結果はつけませんが、流れを把握して下さい。プログラムの最後にある pthread_mutex_destroy や pthread_exit という関数は実行しなくても動くように見えますが、以下に書くように重要ですので注意しましょう。
 ; ロック変数
-: pthread_mutex_t mutex = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER; <br/>のように定義します。最初に PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER と値を入れても良いし、main 関数内から pthread_mutex_init(&mutex, NULL); と呼んでも同じです。NULLを渡すと規定値を使う意味になります。当たり前ですが、変数は最初アンロックされています。終了する時は pthread_mutex_destroy(&mutex) を忘れずに呼んで下さい。
+: pthread_mutex_t mutex = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER; <br/>のように定義します。最初に PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER と値を入れても良いし、main 関数内から pthread_mutex_init(&mutex, NULL) と呼んでも同じです。NULLを渡すと規定値を使う意味になります。当たり前ですが、変数は最初アンロックされています。終了する時は pthread_mutex_destroy(&mutex) を忘れずに呼んで下さい。
 ; スレッドの状態 detach
 : pthread_attr_setdetachstate 関数では、PTHREAD_CREATE_DETACHED または PTHREAD_CREATE_JOINABLE という属性を指定します。前者はmain関数（スレッドのひとつ）から切り離して実行することを示します。スレッドが pthread_exit すると、そのリソースを他のスレッドが使えるようになります。後者がデフォルトの状態で、main関数で join するまで（スレッドが終了しても）リソースを開放しません。ただし、デフォルトの状況で作成したスレッドでも pthread_detach() を呼べば切り離すことができます。
 :切り離したスレッドを main 関数終了後も走らせたい場合 main　関数で pthread_exit(NULL) します。（スレッドがゾンビプロセスになる。）そうしないと main 関数とともにプログラム自体も終了します。上のプログラムではローカル変数 attr を用いてわざわざデフォルトの状態を実現していますが、 pthread_attr_setdetachstate 関数を呼ばずに &attr の部分に全部 NULL を入れても動くはずです。また attr はスレッドの作製後は壊してよいのでローカルに定義しても構いません。
 : main 関数で join をする for ループはスレッドが全て終了するまで(i=0からNTHREADの順番に） wait し続けることに相当します。
 ==条件変数==

@@ Line 51: / Line 51: @@
 void* thread(void* id) {
    int i, sum =0;
-   for(i=100*(int)id; i <= 100*((int)id+1); i&#43;&#43;)
+   for(i=10*(int)id; i <= 10*((int)id+1); i&#43;&#43;)
      sum += i;
    pthread_mutex_lock(&mutex);

@@ Line 23: / Line 23: @@
    ptr=strtok("this is a pen"," ");
    printf("%s\n",ptr);　　 /* "this"を表示 */
-　ptr=strtok(NULL,",;");
+　ptr=strtok(NULL," ");
    printf("%s\n",ptr);　　 /* "is"を表示 */
-　ptr=strtok(NULL,",;");
+　ptr=strtok(NULL," ");
 　printf("%s\n",ptr);　　 /* "a"を表示 */
 </pre>

@@ Line 16: / Line 16: @@
 ====スレッドセーフ、リエントラント、再入可能====
-整合性を保ったままスレッド内で利用できる関数をスレッドセーフと呼びます。リエントラント（再入可能）な関数とも呼びます。残念ながら標準のCライブラリやC&#43;&#43;ライブラリに含まれる多くの関数がスレッドセーフではありません。つまりマルチスレッド環境で利用した場合、動作の整合性が保証されていません（ひどい時は落ちる）。よく出る例が C の strtok() 関数です。この関数は内部に独自のバッファを持っていて以下の様なコードを書けるのですが
+整合性を保ったままスレッド内で利用できる関数をスレッドセーフと呼びます。リエントラント（再入可能）な関数とも呼びます。残念ながら標準のCライブラリやC&#43;&#43;ライブラリに含まれる多くの関数がスレッドセーフではありません。つまりマルチスレッド環境で利用した場合、動作の整合性が保証されていません（ひどい時は落ちる）。POSIXでは[http://pubs.opengroup.org/onlinepubs/009695399/functions/xsh_chap02_09.html ここにある関数たち]をスレッドセーフでなくてよい、と指定しています。よく指摘される例が C の strtok() 関数です。この関数は内部に独自のバッファを持っていて以下の様なコードを書けるのですが
 <pre>
    #include <string.h>

@@ Line 9: / Line 9: @@
 ===注意点===
 ====エラーハンドリング====
-このページにおけるプログラムコードにはエラー処理が一切含まれていません。実際はスレッドの作成や初期化のたびに失敗する可能性があり、エラーハンドリングが必要です。簡単なハンドリングは以下のようにします。
+このページにおけるプログラムコードにはエラー処理が一切含まれていません。実際はスレッドの作成や初期化のたびに失敗する可能性があり、エラーハンドリングが必要です。簡単なハンドリングは以下のようにします。（本当は exit() もマルチスレッド環境で呼ぶなという、[http://infocenter.arm.com/help/index.jsp?topic=/com.arm.doc.dui0492bj/Chddjdaj.html こんなライブラリ]もあります。）
 <pre>
   if (pthread_mutex_init(&mutex, NULL) < 0) { perror("pthread_mutex_init"); exit(1); }

@@ Line 15: / Line 15: @@
 ここではプログラムの行数を少なくするため、上記のようなハンドリングを一切省いて書くことにします。
-====スレッドセーフティ====
+====スレッドセーフ、リエントラント、再入可能====
-スレッド内で利用できるリソースをスレッドセーフと呼びます。残念ながら標準のCライブラリやC&#43;&#43;ライブラリに含まれる多くの関数がスレッドセーフではありません。つまりマルチスレッド環境で利用した場合、動作の整合性が保証されていません（ひどい時は落ちる）。よく出る例が C の strtok() 関数です。この関数は内部に独自のバッファを持っていて以下の様なコードを書けるのですが
+整合性を保ったままスレッド内で利用できる関数をスレッドセーフと呼びます。リエントラント（再入可能）な関数とも呼びます。残念ながら標準のCライブラリやC&#43;&#43;ライブラリに含まれる多くの関数がスレッドセーフではありません。つまりマルチスレッド環境で利用した場合、動作の整合性が保証されていません（ひどい時は落ちる）。よく出る例が C の strtok() 関数です。この関数は内部に独自のバッファを持っていて以下の様なコードを書けるのですが
 <pre>
    #include <string.h>
@@ Line 28: / Line 28: @@
 　printf("%s\n",ptr);　　 /* "a"を表示 */
 </pre>
-内部にバッファを持つということはつまりスレッド内で使えないということでもあります。ライブラリ関数を利用するときには気をつけて下さい。
+内部にバッファを持つということはつまりスレッド内で使えないということでもあります。ライブラリ関数を利用するときには気をつけて下さい。また処理系によりコンパイル時にマルチスレッド対応のライブラリを組み込み必要があります。例えばデフォルトの malloc 関数はスレッドセーフではありません。しかしたいていはマルチスレッド対応の malloc 関数が用意されており（ライブラリ内で lock/unlock しています）、マルチスレッドでも使えます（そうでないと大変困る）。
 ==スレッドの作成、排他制御==

@@ Line 213: / Line 213: @@
 : printfデバッグをおこなうと pthread_create 関数の呼び出し直後にスレッドが実行されるように見えるかもしれませんが、スレッド作成が失敗する場合 (戻り値が0以外）もありますし、スレッドの実行順序は基本的に不定です。複数のスレッドがアクセスしうる変数は '''必ず''' 整合性が保たれるように管理する必要があります。
-;スレッドに渡すデータは global 変数にする
+;スレッドに渡すデータはグローバル変数にする
-: そして mutex 変数を用いて global 変数に同時にアクセスするスレッドが１つになるように制限します。スレッドを作成する際に渡す引数の型は void* であり任意の構造体を渡せます。しかしここでローカルな構造体や変数のアドレスを渡してはいけません。C言語では関数呼び出しに伴うローカル変数は全てスタック内に置かれるので、スレッドが実行される時には消えている可能性もあります。ローカル変数でも static 指定で回避できる場合があるかもしれませんが、プログラムがややこしくなるのでグローバルに置きましょう。（もちろんアドレスを渡してはいけない。）また、volatile 指定した場合の動作はわかりません。（だれか教えて下さい。使わないほうが良いと思います。）
+: グローバル変数は Pthread_mutex_(un)lock を用いて同時にアクセスするスレッドが１つになるように制限します。スレッドを作成する際に渡す引数の型は void* であり任意の構造体を渡せます。しかしここでローカルな構造体や変数のアドレスを渡してはいけません。C言語では関数呼び出しに伴うローカル変数は全てスタック内に置かれるので、スレッドが実行される時には消えている可能性もあります。ローカル変数でも static 指定で回避できる場合があるかもしれませんが、プログラムがややこしくなるのでグローバルに置きましょう。（もちろんアドレスを渡してはいけない。）また、volatile 指定した場合の動作はわかりません。（だれか教えて下さい。使わないほうが良いと思います。）
 ;ロックとアンロックをペアで使う

@@ Line 207: / Line 207: @@
 ==プログラムのヒント==
-;スレッドの識別は unsigned long
+;スレッドの識別は unsigned long?
-: スレッドの識別子は pthread_self() で取得、 pthread_equal() で比較できます。たいていの実装では pthread_t とは unsigned_long になっています。
+: スレッドの識別子は pthread_self() で取得、 pthread_equal() で比較できます。たいていの実装では pthread_t は unsigned_long の別名になっていますが、これはOSなどによって異なる可能性があります（たとえば unsigned int）。
 ;スレッドは作成と同時に走るわけではない