C言語でマルチスレッドでのファイル出力

Question

C言語でのマルチスレッドでのログファイル出力したいと考えています。

以下の方法にて、試みてみましたが、ログを確認するとマルチスレッドの為か、グチャグチャになってしまいます。
排他制御等が必要なのでしょうか？
詳しい方、教示願います。

・7/12 追記
返答遅くなりすいません。

ファイルがグチャグチャというのは、其々のタスクから出力した文字列が混ざったような出力結果ということです。
正確にはマルチスレッドというより、マルチタスクです。
[プラットフォーム]　vxWorks

#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>

FILE *fp;
char filename[] = "sample.log";

void log(void) {
    fprintf(fp, "%s : tid => %d\n", __func__, gettid());
    
　　/*7/12補足漏れ追記 */
    fflush(fp);
}

int main(void) {
    /* ファイルオープン */
    if ((fp = fopen(filename, "a+")) == NULL) {
        fprintf(stderr, "ファイルのオープンに失敗しました．\n");
        return EXIT_FAILURE;
    }

    /*途中簡略 複数スレッド起動して、各スレッドから上記log関数をコールする*/

    /* ファイルクローズ */
    fclose(fp);
}

Comments

[dodox86]

> グチャグチャになってしまいます。排他制御等が必要なのでしょうか？

どのようにグチャグチャになってしまうのでしょうか。一般的には排他制御が必要です。Cランタイムライブラリも、スレッドセーフ、マルチスレッド対応版を使わなければならない場合もあります。試した動作環境OS、C言語環境を明示し、コード中の「途中簡略」とある部分を明らかにしないと正確な回答は望めないと思います。

[episteme]

”グチャグチャ"の説明を求む。
複数のスレッドが関数:log()を呼ぶとファイル"sample.log"の中身が崩れていると推測されるが。

> 排他制御等が必要なのでしょうか？
やってみるといい。

[rockn26]

返答遅くなりすいません。

＞複数のスレッドが関数:log()を呼ぶとファイル"sample.log"の中身が崩れている
おっしゃる通りです。

Answer 1

もし POSIX環境 ( pthread ) を使っていれば、fprintf もスレッドセーフのはずで、1回1回の呼び出しの内容(この場合は「行」)が混ざるということはないはずです。
が、ソースからは「何のマルチスレッド環境なのか」分からないので、なんとも言えません。

環境および、どういう意味での「ぐちゃぐちゃ」か明記してください。

なお、POSIXの場合、複数の出力をまとめたい ( 例えば fprintf 3回の呼び出しの間に割り込まれたくない ) ということであれば、stdio には flockfile, funlockfile という、ストリーム毎の排他制御が用意されています。
※使わなくても、1回1回の呼び出しは混ざらない

他のリソースもまとめて排他制御するなら pthread_mutex系の関数を使うのも良いと思いますが、I/Oだけの話ならこれで十分かと思います。

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[rockn26]

返答遅くなりすいません。回答ありがとうございます。
Linux系OSです。
mutex使用する方向で考えます。
flockfile, funlockfileは勉強したいと思います。

Answer 2

#include <pthread.h>

pthread_mutex_t mtx = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;

void log(){
    pthread_mutex_lock(&mtx);
	
    //fprintf(fp, "%s : tid => %d\n", __func__, gettid());
    printf("log");
    
    pthread_mutex_unlock(&mtx);
}

// プログラム終了前に呼ぶ
void log_finalize() {
    pthread_mutex_destroy(&mtx);
}

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[rockn26]

返答遅くなりすいません。回答ありがとうございます。
この方法試したところ、今のところ問題も無く動作するようになりました。

Answer 3

こんにちは。

もともとC言語はマルチスレッドを想定せずに設計されています。
今更、C言語の標準ライブラリを今更マルチスレッド対応すると既存のプログラムが大量に壊れるので、残念ながらスレッド・セーフではないケースが少なくありません。

そのような場合は、当該処理をスレッド・セーフになるようラップする等の対処が必要です。
ご提示の処理の場合、log()関数が複数のスレッドから同時に呼ばれても、fprintf()呼び出しが同時に複数回呼ばれないよう制限することで対処できると思います。

そのような「保護」にはmutexがよく用いられます。
mutexをlockできるのは１つだけです。複数のスレッドがlockしようとすると1つだけlockに成功してlock関数から戻ってきます。残りのスレッドは、通常はlockしたスレッドunlockするまでlock関数から戻ってきません。もちろんunlockされた時にlockに成功するスレッドは1つだけです。

既にマルチスレッド対応されているということは、そのライブラリ、もしくは、APIセットの中にmutexが用意されている筈です。探されてみて下さい。

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[rockn26]

返答遅くなりすいません。回答ありがとうございます。
Linux系OSです。
mutex使用する方向で考えます。

Answer 4

ファイルの書き込み開始・終了で排他処理が必要です。
C++では std::mutex が標準で用意されていますが、C++不可なら、WindowsならEnterCriticalSection、LeaveCriticalSection等のAPIを使用して同期を行ってください。（他OSだと良く分かりません）
C++ マルチスレッドの排他処理
スレッド間の排他制御(クリティカルセクション)

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[rockn26]

返答遅くなりすいません。回答ありがとうございます。
Linux系OSです。
排他制御するしかないようですね。

Answer 5

どこがどのように、混ざるのかによります。
大変お手数ですが、ハイパースレッド系のタスキングの処理に問題が出ている可能性があるので、カーネルパッチが必要な問題かもしれません。
お手数ですが、パイパースレッドコア　SMT系コアに関してはカーネルにパッチが必要な場合がありますので製造メーカーの方にお問い合わせください。ただしその場合でも文字は混ざります。文字化けレベルで混ざっている場合はメーカーによるパッチが必要です。

Answer 6

さまざまなアプローチがあります。ソートにマージソート、バブルソート等があるのと同じで、一長一短いろいろなアルゴリズムがある折るので排他制御があるアルゴリズム、無いアルゴリズムいろいろあります。ただ、排他制御をするアルゴリズムのほうが簡単で覚えやすく教えやすいのでまずはそちらから初めてみてはいかがでしょうか？

Comments

[episteme]

低評価。回答になっていない。
「排他制御等が必要なのでしょうか？」に答えていない。