C言語についてです(スレッド)

Question

#スレッドの並行処理

簡単なスレッドの並行処理を実行したいのですが、以下がうまく意図した実装になりません。

1.同じ変数に対して二つのスレッドが同時にアクセスし処理をする。

2.競合状態を確認したい。

3.I/O待ちを避けるためにprintfを使わずに変数の状態を確認する。

以下コードになります。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include<pthread.h>

struct stack {
    int buf[128];
    int count;
};



void stack_init(struct stack* stk)
{

    stk->count = 0;

}

void stack_push(struct stack* stk, int val)
{   
    stk->buf[stk->count++] = val;
}

int stack_pop(struct stack* stk)
{
    if (stk->count <= 0) {
        fprintf(stderr, "ERROR: stack is empty\n");
        abort();
    }

    return stk->buf[--stk->count];
}


void* testfunc(void* stk){
    stk=(struct stack *)stk;
    for(int i=0; i < 100;  i++){

        stack_push(&stk, i);
       // printf("count=%d\n",stack_pop(&stk));

        
    }

} 



int main(int argc, char* argv[])
{   
    struct stack stk;
    pthread_t tid[2];
    void* retval;
    
    for(int i=0;i<=1;i++){
    pthread_create(&tid[i] , NULL , testfunc ,(void*)&stk);
    
    
    }

    for (int i = 0 ; i<=1; i++){

        pthread_join(tid[i],&retval);

    }


   return 0;
}

すいませんが、よろしくお願いいたします。

Comments

[y_waiwai]

意図した実装にならないとは、どういう実装になってるんでしょうか？

[cateye]

>競合状態を確認したい。・・・は、あえて競合を起こして観察するということでしょうか？

[Cchan]

すいません。あえて競合を起こして観察するという意になります

Answer 1

この実装だとbufのサイズは200個は無いと安全じゃないですね。
また、main()関数内のローカル変数をスレッドの読み書き可能な引数として渡すのも実装的に良くないと思います。

衝突の確認方法は、完璧じゃないですが、あらかじめbufの中身を設定されないであろう値に初期化しておいて、後で中身を確認することでカウンタが飛んでいないか確認する。スレッドは２つなので同じ値は２つあるかなどが考えられます。

あとは、stack構造体のメンバにスレッド番号を追加してbufに値を設定する前後で値が変わっていないか確認する方法ですね。
この程度の処理だと２つめのスレッドを起動する前に処理が終わってしまい、衝突が確認できないかもしれませんが。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <pthread.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/syscall.h>

struct stack {
    pid_t pid;    /* スレッド番号 */
    int buf[128];
    int count;
};

void stack_push(struct stack* stk, int val )
{   stk->pid = syscall(SYS_gettid);
    stk->buf[stk->count++] = val;
    if ( stk->pid != syscall(SYS_gettid) ) {
        printf( "衝突しました。\n");
    }
}

Answer 2

競合状態を確認したい　というよりは、bufの更新の時に、不正な結果にならないようにしたい　ということだと思います。
struct stack にlock変数を組み付けて、

struct stacj { 
    pthread_mutex lock ;
    int buf[128] ;
    int count ;
} ;

みたいな構造にします。
stackにpushしたり、pop する時にまずlockを確保してから更新するようにします。
lock されていることだけを調べる場合には、pthread_mutex_trylockを使います。教科書的な本は、trylockはあまり薦めていません。私は、trylockを行ってlockできなかれば、thread localなstackにcache するみたいな処理を行うこともあります。

printを使わない方法ですが、何かを表示・記録したいときに、thread側で、時間を取得して、時間と変数の値をlocalな場所に記録しておいて、後でまとめて表示する　というのはどうでしょう？同期なしで、記録できます。

気にいったら評価してね。

Comments

[cateye]

えっと、ミューテックスの事は、スレッド競合（排他）を考えるときには必ず必要なことなので事前に調査し、その上で確認をしたいのかと思ったのですが？・・・送受信等のキューイング時にも必ず使うので・・・

[gm300]

そうですね。でもコードはそうなっていないので、指摘してみました。
mutex使っていても、使用方法に問題がある場合もあります。どこでlockするか、じゃなくて正しく初期化していない　とか、そもそも違う原因でdead lockしているのが問題とか。