マルチスレッドのプログラミング

相互排他ロック属性

相互排他ロック (mutex ロック) は、スレッドの実行を直列化したいときに使用します。相互排他ロックでスレッド間の同期をとるときは、通常はコードの危険領域が複数のスレッドによって同時に実行されないようにするという方法が用いられます。単一のスレッドのコードを保護する目的で相互排他ロックを使用することもできます。

デフォルトの mutex 属性を変更するには、属性オブジェクトを宣言して初期化します。多くの場合、アプリケーションの先頭部分の一箇所で設定しますので、mutex 属性は、すばやく見つけて簡単に変更できます。表 4-1 に、この節で説明する mutex 属性操作関数を示します。

表 4-1 mutex 属性ルーチン

操作 

参照先 

mutex 属性オブジェクトの初期化 

「pthread_mutexattr_init(3T)」

mutex 属性オブジェクトの削除 

「pthread_mutexattr_destroy(3T)」

mutex の適用範囲設定 

「pthread_mutexattr_setpshared(3T)」

mutex のスコープの値の取得 

「pthread_mutexattr_getpshared(3T)」

mutex の型属性の設定 

「pthread_mutexattr_settype(3T)」

mutex の型属性の取得 

「pthread_mutexattr_gettype(3T)」

mutex 属性のプロトコルの設定 

「pthread_mutexattr_setprotocol(3T)」

mutex 属性のプロトコルの取得 

「pthread_mutexattr_getprotocol(3T)」

mutex 属性の優先順位上限の設定 

「pthread_mutexattr_setprioceiling(3T)」

mutex 属性の優先順位上限の取得 

「pthread_mutexattr_getprioceiling(3T)」

mutex の優先順位上限の設定 

「pthread_mutex_setprioceiling(3T)」

mutex の 優先順位上限の取得 

「pthread_mutex_getprioceiling(3T)」

mutex の堅牢度属性の設定 

「pthread_mutexattr_setrobust_np(3T)」

mutex の堅牢度属性の取得 

「pthread_mutexattr_getrobust_np(3T)」

mutex のスコープ定義について、Solaris のスレッドと POSIX のスレッドとの相違点を表 4-2 に示します。

表 4-2 mutex の適用範囲の比較

Solaris 

POSIX 

定義 

USYNC_PROCESS

PTHREAD_PROCESS_SHARED

このプロセスと他のプロセスのスレッドの間で同期をとるために使用する 

USYNC_PROCESS_ROBUST

POSIX に相当する定義なし 

異なるプロセスのスレッド間で安定的に同期をとるために使用する 

USYNC_THREAD

PTHREAD_PROCESS_PRIVATE

このプロセスのスレッドの間でだけ同期をとるために使用する 

mutex 属性オブジェクトの初期化

pthread_mutexattr_init(3T)

pthread_mutexattr_init(3T) は、このオブジェクトに関連付けられた属性をデフォルト値に初期化します。各属性オブジェクトのための記憶領域は、実行時にスレッドによって割り当てられます。

この関数が呼び出されたときの pshared 属性のデフォルト値は PTHREAD_PROCESS_PRIVATE で、初期化された mutex を 1 つのプロセスの中だけで使用できるという意味です。


プロトタイプ:
int	pthread_mutexattr_init(pthread_mutexattr_t *mattr);

#include <pthread.h>


pthread_mutexattr_t mattr;
int ret;

/* 属性をデフォルト値に初期化する */
ret = pthread_mutexattr_init(&mattr);

mattr は不透明な型で、システムによって割り当てられた属性オブジェクトを含んでいます。mattr のスコープとして取り得る値は、PTHREAD_PROCESS_PRIVATE (デフォルト) と PTHREAD_PROCESS_SHARED です。

mutex 属性オブジェクトを再使用するには、pthread_mutexattr_destroy(3T) への呼び出しによって事前に削除しなければなりません。pthread_mutexattr_init() を呼び出すと、不透明なオブジェクトが割り当てられます。そのオブジェクトが削除されないと、結果的にメモリーリークを引き起こします。

戻り値

正常終了時は 0 です。それ以外の戻り値は、エラーが発生したことを示します。以下のいずれかの条件が検出されると、この関数は失敗し、次の値を返します。


ENOMEM

メモリー不足のため、mutex 属性オブジェクトを初期化できません。

mutex 属性オブジェクトの削除

pthread_mutexattr_destroy(3T)

pthread_mutexattr_destroy(3T) は、pthread_mutexattr_init() によって生成された属性オブジェクトの管理に使用されていた記憶領域の割り当てを解除します。


プロトタイプ:
int	pthread_mutexattr_destroy(pthread_mutexattr_t *mattr)

#include <pthread.h>

pthread_mutexattr_t mattr;
int ret;

/* 属性を削除する */
ret = pthread_mutexattr_destroy(&mattr);

戻り値

正常終了時は 0 です。それ以外の戻り値は、エラーが発生したことを示します。以下の条件が検出されると、この関数は失敗し、対応する値を返します。


EINVAL

mattr で指定された値が無効です。

mutex の適用範囲設定

pthread_mutexattr_setpshared(3T)

pthread_mutexattr_setpshared(3T) は、mutex 変数の適用範囲を設定します。

mutex 変数の値は、プロセス専用 (プロセス内) とシステム共通 (プロセス間) のどちらかです。pshared 属性を PTHREAD_PROCESS_SHARED 状態に設定して mutex を生成し、その mutex が共有メモリー内に存在する場合、その mutex は複数のプロセスのスレッドの間で共有できます。これは Solaris スレッドにおいて mutex_init()USYNC_PROCESS フラグを使用するのに相当します。


プロトタイプ:
int	pthread_mutexattr_setpshared(pthread_mutexattr_t *mattr,
    int pshared);

#include <pthread.h>

pthread_mutexattr_t mattr;
int ret;

ret = pthread_mutexattr_init(&mattr);
/*
 * デフォルト値にリセットする: private
 */
ret = pthread_mutexattr_setpshared(&mattr,
     PTHREAD_PROCESS_PRIVATE);

mutex の pshared 属性を PTHREAD_PROCESS_PRIVATE に設定した場合、その mutex を操作できるのは同じプロセスで生成されたスレッドだけです。

戻り値

正常終了時は 0 です。それ以外の戻り値は、エラーが発生したことを示します。以下の条件が検出されると、この関数は失敗し、対応する値を返します。


EINVAL

mattr で指定された値が無効です。

mutex のスコープの値の取得

pthread_mutexattr_getpshared(3T)

pthread_mutexattr_getpshared(3T) は、pthread_mutexattr_setpshared() によって定義された、mutex 変数の適用範囲を返します。


プロトタイプ:
int	pthread_mutexattr_getpshared(pthread_mutexattr_t *mattr,
    int *pshared);

#include <pthread.h>

pthread_mutexattr_t mattr;
int pshared, ret;

/* mutex の pshared を取得する */
ret = pthread_mutexattr_getpshared(&mattr, &pshared); 

属性オブジェクト mattrpshared の現在値を取得します。これは PTHREAD_PROCESS_SHAREDPTHREAD_PROCESS_PRIVATE のどちらかです。

戻り値

正常終了時は 0 です。それ以外の戻り値は、エラーが発生したことを示します。以下の条件が検出されると、この関数は失敗し、対応する値を返します。


EINVAL

mattr で指定された値が無効です。

mutex の型属性の設定

pthread_mutexattr_settype(3T)


#include <pthread.h>

int pthread_mutexattr_settype(pthread_mutexattr_t  *attr , int type);

pthread_mutexattr_settype(3T) は、 mutex の 型 (type) 属性を設定します。型 属性のデフォルト値は PTHREAD_MUTEX_DEFAULT です。

型 (type) 引数は mutex の型を指定します。有効な mutex 型を以下に示します。


PTHREAD_MUTEX_NORMAL

この型の mutex はデッドロックを検出しません。スレッドが、この mutex をロック解除しないでもう一度ロックしようとすると、スレッドはデッドロックします。別のスレッドによってロックされた mutex をロック解除しようとした場合、引き起こされる動作は未定義です。また、ロック解除された mutex をロック解除しようとした場合、引き起こされる動作は不定です。


PTHREAD_MUTEX_ERRORCHECK

この型の mutex はエラーチェックを行います。スレッドがこの mutex をロック解除しないでもう一度ロックしようとすると、エラーを返します。別のスレッドがロックした mutex をロック解除しようとすると、エラーを返します。また、ロック解除された mutex をロック解除しようとするとエラーを返します。


PTHREAD_MUTEX_RECURSIVE

スレッドがこの mutex をロック解除しないでもう一度ロックしようとすると、正常にロックできます。PTHREAD_MUTEX_NORMAL 型の mutex ではロックを繰り返すとデッドロックが発生しますが、この型の mutex では発生しません。複数回ロックされた mutex を別のスレッドが獲得するときには、その前に同じ回数ロック解除する必要があります。あるスレッドがロックした mutex を別のスレッドがロック解除しようとすると、エラーが返されます。ロック解除されている mutex をスレッドがロック解除しようとすると、エラーが返されます。 mutex の型は、プロセス共有属性が PTHREAD_PROCESS_PRIVATE の mutex に対してだけサポートされます。


PTHREAD_MUTEX_DEFAULT

このタイプの mutex を繰り返しロックしようとした場合、引き起こされる動作は未定義です。この型の mutex を、ロックしていないスレッドがロック解除しようとした場合、引き起こされる動作は未定義です。この型の、ロックされていない mutex をロック解除しようとした場合、引き起こされる動作は未定義です。この型の mutex は、他の mutex 型に割り当てることができます。Solaris スレッドでは、PTHREAD_PROCESS_DEFAULTPTHREAD_PROCESS_NORMAL に割り当てられます。

戻り値

pthread_mutexattr_settype 関数は、正常に終了すると 0 を返します。それ以外の場合は、エラーを示す値を返します。


EINVAL

type の値が無効です。


EINVAL

attr で指定された値が無効です。

mutex の型属性の取得

pthread_mutexattr_gettype(3T)


#include <pthread.h>

int pthread_mutexattr_gettype(pthread_mutexattr_t  *attr , int  *type);

pthread_mutexattr_gettype(3T) は、pthread_mutexattr_settype() によって設定された、 mutex の 型 (type) 属性を取得します。型属性のデフォルト値は PTHREAD_MUTEX_DEFAULT です。

型 (type) 引数は mutex の型を指定します。有効な mutex 型を以下に示します。

各型の説明については、「pthread_mutexattr_settype(3T)」を参照してください。

mutex 属性のプロトコルの設定

pthread_mutexattr_setprotocol(3T)

pthread_mutexattr_setprotocol(3T) は、mutex 属性オブジェクトのプロトコル属性を設定します。


#include <pthread.h>

int pthread_mutexattr_setprotocol(pthread_mutexattr_t *attr, int protocol);

attr は、先の pthread_mutexattr_init() の呼び出しによって作成された mutex 属性オブジェクトを指します。

protocol には、mutex 属性オブジェクトに適用されるプロトコルを指定します。

pthread.h に定義可能な protocol の値は、PTHREAD_PRIO_NONEPTHREAD_PRIO_INHERIT、または PTHREAD_PRIO_PROTECT です。

スレッドが PTHREAD_PRIO_INHERIT または PTHREAD_PRIO_PROTECT で初期化された mutex を所有しており、sched_setparam() の呼び出しなどによってそのスレッドの元の優先順位が変更されている場合は、スケジューラは新しい優先順位のスケジューリングキューの末尾にそのスレッドを移動しません。同様に、PTHREAD_PRIO_INHERIT または PTHREAD_PRIO_PROTECT で初期化された mutex をスレッドがロック解除して、そのスレッドの元の優先順位が変更されている場合は、スケジューラは新しい優先順位のスケジューリングキューの末尾にそのスレッドを移動しません。

PTHREAD_PRIO_INHERIT で初期化された mutex と PTHREAD_PRIO_PROTECT で初期化された mutex を複数同時に所有しているスレッドは、これらのプロトコルのいずれかで獲得された最高の優先順位で実行します。

戻り値

pthread_mutexattr_setprotocol() は、正常終了すると 0 を返します。それ以外の戻り値は、エラーが発生したことを示しています。

次のどちらかの条件が検出されると、pthread_mutexattr_setprotocol() は失敗し、対応する値を返します。


ENOSYS

_POSIX_THREAD_PRIO_INHERIT_POSIX_THREAD_PRIO_PROTECT のどちらのオプションも定義されておらず、この実装はこの関数をサポートしていません。


ENOTSUP

protocol で指定された値はサポートされていない値です。

次のどちらかの条件が検出されると、pthread_mutexattr_setprotocol() は失敗し、対応する値を返します。


EINVAL

attr または protocol に指定した値は無効です。


EPERM

呼び出し元はこの操作を行うための権限を持っていません。

mutex 属性のプロトコルの取得

pthread_mutexattr_getprotocol(3T)

pthread_mutexattr_getprotocol(3T) は、mutex 属性オブジェクトのプロトコル属性を取得します。


#include <pthread.h>

int pthread_mutexattr_getprotocol(const pthread_mutexattr_t *attr, int *protocol);

attr は、先の pthread_mutexattr_init() の呼び出しによって作成された mutex 属性オブジェクトを指します。

protocol には、プロトコル属性が入ります。値は、PTHREAD_PRIO_NONEPTHREAD_PRIO_INHERIT、または PTHREAD_PRIO_PROTECT です。

戻り値

pthread_mutexattr_getprotocol() は、正常終了すると 0 を返します。それ以外の戻り値は、エラーが発生したことを示しています。

次の条件が検出されると、pthread_mutexattr_getprotocol() は失敗し、対応する値を返します。


ENOSYS

_POSIX_THREAD_PRIO_INHERIT_POSIX_THREAD_PRIO_PROTECT のどちらのオプションも定義されておらず、この実装はこの関数をサポートしていません。

次のどちらかの条件が検出されると、pthread_mutexattr_getprotocol() は失敗し、条件に対応する値を返します。


EINVAL

attr に指定した値は無効です。


EPERM

呼び出し元はこの操作を行うための権限を持っていません。

mutex 属性の優先順位上限の設定

pthread_mutexattr_setprioceiling(3T)

pthread_mutexattr_setprioceiling(3T) は、mutex 属性オブジェクトの優先順位上限属性を設定します。


#include <pthread.h>

int pthread_mutexattr_setprioceiling(pthread_mutexattr_t *attr, int prioceiling, int *oldceiling);

attr は、先の pthread_mutexattr_init() の呼び出しによって作成された mutex 属性オブジェクトを指します。


注 -

attr mutex 属性オブジェクトに優先順位上限属性が含まれるのは、シンボル _POSIX_THREAD_PRIO_PROTECT が定義されている場合だけです。


prioceiling には、初期化された mutex の優先順位上限を指定します。優先順位上限は、mutex によって保護されている重要領域が実行される最小の優先レベルを定義します。prioceiling は、SCHED_FIFO によって定義される優先順位の最大範囲内にあります。優先順位が逆転しないように、特定の mutex をロックするすべてのスレッドの中で最も高い優先順位と同じかまたはそれを上回る優先順位を prioceiling として設定します。

oldceiling には古い優先順位上限の値が入ります。

戻り値

pthread_mutexattr_setprioceiling() は、正常終了すると 0 を返します。それ以外の戻り値は、エラーが発生したことを示しています。

次のいずれかの条件が検出されると、pthread_mutexattr_setprioceiling() は失敗し、対応する値を返します。


ENOSYS

オプション _POSIX_THREAD_PRIO_PROTECT が定義されておらず、この実装はこの関数をサポートしていません。

次のどちらかの条件が検出されると、pthread_mutexattr_setprioceiling() は失敗し、対応する値を返します。


EINVAL

attr または prioceiling に指定した値は無効です。


EPERM

呼び出し元はこの操作を行うための権限を持っていません。

mutex 属性の優先順位上限の取得

pthread_mutexattr_getprioceiling(3T)

pthread_mutexattr_getprioceiling(3T) は、mutex 属性オブジェクトの優先順位上限属性を取得します。


#include <pthread.h>

int pthread_mutexattr_getprioceiling(const pthread_mutexattr_t *attr, int *prioceiling);

attr は、先の pthread_mutexattr_init() の呼び出しによって作成された属性オブジェクトを指します。


注 -

attr mutex 属性オブジェクトに優先順位上限属性が含まれるのは、シンボル _POSIX_THREAD_PRIO_PROTECT が定義されている場合だけです。


pthread_mutexattr_getprioceiling() は、初期化された mutex の優先順位上限、mutexprioceiling で返します。この上限は、mutex によって保護されている重要領域が実行される最小の優先レベルを定義します。prioceiling は、SCHED_FIFO によって定義される優先順位の最大範囲内にあります。優先順位が逆転しないように、特定の mutex をロックするすべてのスレッドの中で最も高い優先順位と同じかまたはそれを上回る優先順位を prioceiling として設定します。

戻り値

pthread_mutexattr_getprioceiling() は、正常終了すると 0 を返します。それ以外の戻り値は、エラーが発生したことを示しています。

次の条件が検出されると、pthread_mutexattr_getprioceiling() は失敗し、対応する値を返します。


ENOSYS

オプション _POSIX_THREAD_PRIO_PROTECT が定義されておらず、この実装はこの関数をサポートしていません。

次のどちらかの条件が検出されると、pthread_mutexattr_getprioceiling() は失敗し、対応する値を返します。


EINVAL

attr に指定した値は無効です。


EPERM

呼び出し元はこの操作を行うための権限を持っていません。

mutex の優先順位上限の設定

pthread_mutex_setprioceiling(3T)

pthread_mutex_setprioceiling(3T) は、mutex の優先順位上限を設定します。


#include <pthread.h>

int pthread_mutex_setprioceiling(pthread_mutexatt_t *mutex, int prioceiling, int *old_ceiling);

pthread_mutex_setprioceiling()mutex の優先順位上限、つまり prioceiling を変更します。pthread_mutex_setprioceiling() は、mutex のロックが解除されている場合 mutex をロックするか、または mutex を正常にロックできるようになるまでブロックして、mutex の優先順位上限を変更し、mutex を開放します。mutex をロックするプロセスでは、優先順位保護プロトコルを守る必要はありません。


注 -

mutex 属性オブジェクト、つまり mutex に優先順位上限が含まれるのは、シンボル _POSIX_THREAD_PRIO_PROTECT が定義されている場合だけです。


pthread_mutex_setprioceiling() が正常に終了すると、優先順位上限の以前の値が old_ceiling で返されます。pthread_mutex_setprioceiling() が失敗すると、mutex の優先順位上限は元のままになります。

戻り値

pthread_mutex_setprioceiling() は、正常終了すると 0 を返します。それ以外の戻り値は、エラーが発生したことを示しています。

次の条件が検出されると、pthread_mutexatt_setprioceiling() は失敗し、それに対応する値を返します。


ENOSYS

オプション _POSIX_THREAD_PRIO_PROTECT が定義されておらず、この実装はこの関数をサポートしていません。

次のいずれかの条件が検出されると、 pthread_mutex_setprioceiling() は失敗し、対応する値を返します。


EINVAL

prioceiling で要求された優先順位が範囲外です。


EINVAL

mutex で指定された値は現在の既存の mutex を参照していません。


ENOSYS

この実装は mutex の優先順位上限プロトコルをサポートしていません。


EPERM

呼び出し元はこの操作を行うための権限を持っていません。

mutex の優先順位上限の取得

pthread_mutex_getprioceiling(3T)

pthread_mutex_getprioceiling(3T) は、mutex の優先順位上限を取得します。


#include <pthread.h>

int pthread_mutex_getprioceiling(const pthread_mutexatt_t *mutex, int *prioceiling);

pthread_mutex_getprioceiling() は、mutex の優先順位上限、つまり prioceiling を返します。

戻り値

pthread_mutex_getprioceiling() は、正常終了すると 0 を返します。それ以外の戻り値は、エラーが発生したことを示しています。

次の条件が検出されると、 pthread_mutexatt_getprioceiling() は失敗し、対応する値を返します。


ENOSYS

オプション _POSIX_THREAD_PRIO_PROTECT が定義されておらず、この実装はこの関数をサポートしていません。

次のいずれかの条件が検出されると、 pthread_mutex_getprioceiling() は失敗し、対応する値を返します。


EINVAL

mutex で指定された値は現在の既存の mutex を参照していません。


ENOSYS

この実装は mutex の優先順位上限プロトコルをサポートしていません。


EPERM

呼び出し元はこの操作を行うための権限を持っていません。

mutex の堅牢度属性の設定

pthread_mutexattr_setrobust_np(3T)

pthread_mutexattr_setrobust_np(3T) は、mutex 属性オブジェクトの堅牢度属性を設定します。


#include <pthread.h>

int pthread_mutexattr_setrobust_np(pthread_mutexatt_t *attr, int *robustness);

注 -

pthread_mutexattr_setrobust_np() が適用されるのは、シンボル _POSIX_THREAD_PRIO_INHERIT が定義されている場合だけです。


attr は、先の pthread_mutexattr_init() の呼び出しによって作成された mutex 属性オブジェクトを指します。

robustness は、mutex の所有者が終了した場合の動作を定義します。pthread.h に定義可能な robustness の値は、 PTHREAD_MUTEX_ROBUST_NP または PTHREAD_MUTEX_STALLED_NP です。デフォルト値は、PTHREAD_MUTEX_STALLED_NP です。

戻り値

pthread_mutexattr_setrobust_np() は、正常終了すると 0 を返します。それ以外の戻り値は、エラーが発生したことを示しています。

次の条件のいずれかが検出されると、pthread_mutexattr_setrobust_np() は失敗し、対応する値を返します。


ENOSYS

オプション _POSIX_THREAD_PRIO__INHERIT が定義されていないか、あるいはこの実装が pthread_mutexattr_setrobust_np() 関数をサポートしていません。


ENOTSUP

robustness で指定された値はサポートされていません。

次の条件が検出されると、pthread_mutexattr_setrobust_np() は失敗します。


EINVAL

attr または robustness で指定された値は無効です。

mutex の堅牢度属性の取得

pthread_mutexattr_getrobust_np(3T)

pthread_mutexattr_getrobust_np(3T) は、mutex 属性オブジェクトの堅牢度属性を取得します。


#include <pthread.h>

int pthread_mutexattr_getrobust_np(pthread_mutexatt_t *attr, int *robustness);

注 -

pthread_mutexattr_getrobust_np() が適用されるのは、シンボル_POSIX_THREAD_PRIO_INHERIT が定義されている場合だけです。


attr は、先の pthread_mutexattr_init() の呼び出しによって作成された mutex 属性オブジェクトを指します。

robustness は、mutex 属性オブジェクトの堅牢度属性の値です。

戻り値

pthread_mutexattr_getrobust_np() は、正常終了すると 0 を返します。それ以外の戻り値は、エラーが発生したことを示しています。

次の条件のいずれかが検出されると、pthread_mutexattr_getrobust_np() は失敗し、対応する値を返します。


ENOSYS

オプション _POSIX_THREAD_PRIO__INHERIT が定義されていないか、あるいはこの実装が pthread_mutexattr_getrobust_np() 関数をサポートしていません。


ENOTSUP

robustness で指定された値はサポートされていません。

次の条件が検出されると、pthread_mutexattr_getrobust_np() は失敗します。


EINVAL

attr または robustness で指定された値は無効です。