pthread_mutex_init, pthread_mutex_lock, pthread_mutex_trylock,
pthread_mutex_unlock, pthread_mutex_destroy - mutex の操作
#include <pthread.h>
pthread_mutex_t fastmutex = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;
pthread_mutex_t recmutex =
PTHREAD_RECURSIVE_MUTEX_INITIALIZER_NP;
pthread_mutex_t errchkmutex =
PTHREAD_ERRORCHECK_MUTEX_INITIALIZER_NP;
int pthread_mutex_init(pthread_mutex_t *mutex, const
pthread_mutexattr_t *mutexattr);
int pthread_mutex_lock(pthread_mutex_t *mutex));
int pthread_mutex_trylock(pthread_mutex_t *mutex);
int pthread_mutex_unlock(pthread_mutex_t *mutex);
int pthread_mutex_destroy(pthread_mutex_t *mutex);
mutex は、排他制御 (MUTual EXclusion)
の仕組みであり、共有データの同時更新
からの保護、クリティカルセクション
(critical section) や
モニタの実装などに使われる。
mutex
は二つの状態を取りうる。それは、アンロック状態(どのスレッドにも
保有されていない)とロック状態(一つのスレッドに保有されている)である。
二つの異なるスレッドが同時に一つの
mutex
を保有することはない。既に他の
スレッドによってロックされた
mutex
をロックしようとするスレッドは、保有
側のスレッドが先にその
mutex
をアンロックするまで実行を停止させられる。
pthread_mutex_init は
mutex が指す mutex
オブジェクトを、
mutexattr で指定された mutex
属性オブジェクトに従って初期化する。
mutexattr が
NULL,
ならば、デフォルトの属性がこのかわりに使われる。
LinuxThreads
の実装はただ一つの属性
mutex kind
だけに対応している。この属性は、「速い」(``fast'')、
「再帰的な」(``recursive'')、または
「エラー検査を行なう」(``error
checking'')のいずれかを
指定するものである。
mutex の種別(kind)は、その mutex
を既に保有しているスレッドが、
それを再びロックできるかどうかを決定する。
デフォルトの種別は「速い」である。mutex
属性のより詳しい情報は、
pthread_mutexattr_init(3) を見よ。
pthread_mutex_t
型の変数は、(速い mutex
に対する)定数
PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER と、(再帰的
mutex に対する)
PTHREAD_RECURSIVE_MUTEX_INITIALIZER_NP
および、(エラー検査を行なう
mutex に対する)
PTHREAD_ERRORCHECK_MUTEX_INITIALIZER_NP
で、静的に初期化することもできる。
pthread_mutex_lock
は、与えられた mutex
をロックする。mutex
が現在ロックされていなければ、
それはロックされ、呼び出しスレッドによって所有される。この場合
pthread_mutex_lock
は直ちに返る。mutex
が他のスレッドによって既にロックされていたのならば、
pthread_mutex_lock は mutex
がアンロックされるまで呼び出しスレッドの実行を停止させる。
mutex
が呼び出し側のスレッドにより既にロックされている場合には、
pthread_mutex_lock
の振舞いは、mutex
の種別に依存する。mutex
の種別が「速い」であれば、
呼び出しスレッドは mutex
がアンロックされるまで実行を停止する。
従って事実上呼び出しスレッドのデッドロックを引き起こす。
mutex
の種別が「エラーをチェックする」であれば、
pthread_mutex_lock
はエラーコード
EDEADLK
とともに直ちに戻る。mutex
の種別が「再帰的」ならば、
pthread_mutex_lock
は成功し直ちに戻る。この際、呼び出しスレッドが、その
mutex を
ロックした回数を記録する。この
mutex
がアンロック状態に戻るには、
同数の
pthread_mutex_unlock
操作が実行されねばならない。
pthread_mutex_trylock は
pthread_mutex_lock
と同様に振舞うが、mutex
が既に他のスレッドによって
(あるいは、「速い」
mutex
の場合、呼び出しスレッドによって)
ロックされている場合、呼び出しスレッドをブロックしない。
かわりに、
pthread_mutex_trylock
はエラーコード
EBUSY
で直ちに戻る。
pthread_mutex_unlock
は、与えられた mutex
をアンロックする。
pthread_mutex_unlock
の開始時点で、この mutex
は呼び出しスレッドによりロックされ
所有されているものと仮定される。
mutex
が「速い」種別のものならば、
pthread_mutex_unlock
は常にそれをアンロック状態に戻す。それが「再帰的な」種別ならば、
mutex のロック計数(この mutex
に対して
pthread_mutex_lock
操作が呼び出しスレッドで実行された回数)
を一つ減らし、この計数がゼロになった時に、初めて
mutex が
実際にアンロックされる。
「エラーを検査する」mutex
に対しては、
pthread_mutex_unlock
は実行時に実際に、mutex
が開始時点でロックされているか、
また、それは現在
pthread_mutex_unlock
を呼んでいるのと同じスレッドによってロックされたかどうか、を検査する。
これらの条件が満たされない場合には、エラーコードが返され、mutex
は
不変のままにされる。「速い」mutex
と「再帰的な」mutex
はこのような
チェックを行なわなず、よって、ロックされた
mutex を所有者以外の
スレッドによってアンロックすることを可能にしている。これは、移植性の
ない振舞いであり、これに依存するようなことはすべきでない。
pthread_mutex_destroy は、mutex
オブジェクトを破壊し、それが保持している可能性のある
資源を開放する。mutex
は関数の開始時点でアンロックされていなければ
ならない。LinuxThreads
の実装では、いかなる資源も
mutex オブジェクトに
付随していない。故に
pthread_mutex_destroy
は実際のところ、mutex
がアンロックされているかどうかを検査する
以外のことは何もしない。
いかなる mutex
関数も取り消しポイントではない。
pthread_mutex_lock
でさえも、それが任意の時間スレッドの実行を停止させうるという
事実にも関わらず、取り消しポイントではない。これにより、取り消し
ポイントにおける mutex
の状態は予測可能となり、取り消しハンドラが、
スレッドの実行停止以前にアンロックされる必要のある
mutex まさにそれ
のみを、正確にアンロックすることを可能にしている。この結果、遅延
取り消しを用いるスレッドは、決して余計な時間
mutex
を所有することはない。
mutex
関数は非同期シグナルに対して安全ではない。これの
意味するところは、それらはシグナルハンドラから呼ぶべきではない、
ということである。特に
pthread_mutex_lock または
pthread_mutex_unlock
のシグナルハンドラからの呼び出しは、呼び出しスレッドをデッド
ロックさせる恐れがある。
pthread_mutex_init は、常に 0
を返す。他の mutex
関数は、成功すれば 0
を返し、
エラーでは非ゼロのエラーコードを返す。
pthread_mutex_lock
はエラーの際、次のエラーコードを返す:
- EINVAL
- mutex
が適切に初期化されていない。
- EDEADLK
- mutex
は既に呼び出しスレッドによりロックされている。
(「エラー検査を行なう」
mutexes のみ)
pthread_mutex_trylock
はエラーの際、次のエラーコードを返す:
- EBUSY
- 現在ロックされているので
mutex を取得できない。
- EINVAL
- mutex
が適切に初期化されていない。
pthread_mutex_unlock
はエラーの際、次のエラーコードを返す:
- EINVAL
- mutex
が適切に初期化されていない。
- EPERM
- 呼び出しスレッドは
mutex
を所有していない。(「エラーを検査する」
mutex のみ)
pthread_mutex_destroy
はエラーの際、次のエラーコードを返す:
Xavier Leroy <
[email protected]>
pthread_mutexattr_init(3),
pthread_mutexattr_setkind_np(3),
pthread_cancel(3).
共有される大域変数
x は mutex
により次のように保護される:
int x;
pthread_mutex_t mut = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;
全ての
x
へのアクセスとその変更は
pthread_mutex_lock と
pthread_mutex_unlock
によって、次のように囲まれていなければならない:
pthread_mutex_lock(&mut);
/* x の操作 */
pthread_mutex_unlock(&mut);
[訳注] glibc-linuxthreads
の最新のドキュメントは
Texinfo
形式で提供されている。
上の記述は glibc-linuxthreads-2.2
以降では正しくない。
以下は glibc-linuxthreads-2.3.1 の Texinfo
ファイルからの引用である。
種別 (kind) が型 (type)
に変更されている。
LinuxThreads 実装はただ 1 つの mutex
属性に対応している。
それは mutex 型 (mutex type) で、
「速い (fast)
」、「再帰的な (recursive)
」、 「時刻情報つき
(timed)
」、「エラー検査を行なう
(error checking) 」の
いずれかである。 mutex
型は、
あるスレッドが自分自身ですでに保持している
mutex
をロックできるかどうかを
決定する。
デフォルトの mutex
型は「時刻情報つき
(timed) 」である。
pthread_mutex_t
型の変数は、定数
PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER (
時刻情報つき (timed) mutex 用 )
、
PTHREAD_RECURSIVE_MUTEX_INITIALIZER_NP (
再帰的な (recursive) mutex 用 ) 、
PTHREAD_ADAPTIVE_MUTEX_INITIALIZER_NP ( 速い (fast) mutex
用 ) 、
PTHREAD_ERRORCHECK_MUTEX_INITIALIZER_NP (
エラー検査を行なう
(error checking) mutex 用 ) を用いて
静的に初期化することもできる。