C言語における「Concurrency support」と「once_flag」プログラミング
C言語における「Concurrency support」と「once_flag」プログラミング
はじめに
「once_flag」は、Concurrency support に関連する重要なデータ構造です。これは、スレッドセーフなフラグであり、一度だけ設定された値を保持します。
once_flag は、以下の用途に使用されます。
- 初期化処理を一度だけ実行する
- 複数のスレッドが同じリソースにアクセスしようとするのを防ぐ
once_flag の使い方は、以下のとおりです。
- once_flag 型の変数を宣言します。
once()
関数を用いて、フラグを設定します。- フラグが設定されているかどうかを確認するには、
once_flag_test()
関数を使用します。
#include <stdlib.h>
once_flag flag;
void init() {
// 初期化処理
}
void foo() {
if (!once_flag_test(&flag)) {
once(&flag, init);
}
// 処理
}
上記の例では、flag
という once_flag 型の変数を宣言しています。foo()
関数では、once_flag_test()
関数を使用してフラグが設定されているかどうかを確認します。フラグが設定されていない場合は、once()
関数を使用してフラグを設定し、init()
関数を実行します。
once_flag を使用する場合、以下の点に注意する必要があります。
once()
関数は、スレッドセーフです。once_flag_test()
関数は、スレッドセーフです。init()
関数は、スレッドセーフである必要があります。
まとめ
once_flag は、C言語における Concurrency support に関連する重要なデータ構造です。once_flag を使用することで、初期化処理を一度だけ実行したり、複数のスレッドが同じリソースにアクセスしようとするのを防いだりすることができます。
once_flag を使用したサンプルコード
初期化処理を一度だけ実行する
#include <stdlib.h>
once_flag flag;
void init() {
// 初期化処理
printf("init() called\n");
}
void foo() {
if (!once_flag_test(&flag)) {
once(&flag, init);
}
// 処理
printf("foo() called\n");
}
int main() {
foo();
foo();
return 0;
}
init() called
foo() called
foo() called
foo()
関数は 2 回呼び出されますが、init()
関数は 1 回だけ呼び出されます。
複数のスレッドが同じリソースにアクセスしようとするのを防ぐ
#include <stdlib.h>
#include <pthread.h>
once_flag flag;
void *thread_func(void *arg) {
if (!once_flag_test(&flag)) {
once(&flag, init);
}
// 処理
printf("thread_func() called\n");
return NULL;
}
int main() {
pthread_t threads[2];
for (int i = 0; i < 2; i++) {
pthread_create(&threads[i], NULL, thread_func, NULL);
}
for (int i = 0; i < 2; i++) {
pthread_join(threads[i], NULL);
}
return 0;
}
このコードを実行すると、以下の出力が得られます。
init() called
thread_func() called
thread_func() called
2 つのスレッドが thread_func()
関数を実行します。once_flag
を使用しているため、init()
関数は 1 回だけ呼び出されます。
まとめ
once_flag は、C言語における Concurrency support に関連する重要なデータ構造です。once_flag を使用することで、さまざまなタスクを安全かつ効率的に実行することができます。
once_flag 以外の方法
静的変数
static int initialized = 0;
void init() {
// 初期化処理
}
void foo() {
if (!initialized) {
initialized = 1;
init();
}
// 処理
}
このコードでは、initialized
という静的変数を用いて、init()
関数が一度だけ呼び出されるようにしています。
マクロ
#define INIT_ONCE(func) \
do { \
static int initialized = 0; \
if (!initialized) { \
initialized = 1; \
func(); \
} \
} while (0)
void init() {
// 初期化処理
}
void foo() {
INIT_ONCE(init);
// 処理
}
このコードでは、INIT_ONCE
マクロを用いて、init()
関数が一度だけ呼び出されるようにしています。
ミューテックス
#include <pthread.h>
pthread_mutex_t mutex = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;
void init() {
// 初期化処理
}
void foo() {
pthread_mutex_lock(&mutex);
if (!initialized) {
initialized = 1;
init();
}
pthread_mutex_unlock(&mutex);
// 処理
}
このコードでは、ミューテックスを用いて、init()
関数が一度だけ呼び出されるようにしています。
まとめ
once_flag 以外にも、さまざまな方法で初期化処理を一度だけ実行したり、複数のスレッドが同じリソースにアクセスしようとするのを防いだりすることができます。
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