POSIXスレッド

POSIXスレッド は、スレッドのPOSIX標準である。スレッド生成やスレッド操作の API を定義している。

POSIXスレッド標準を実装したライブラリは Pthreads と呼ばれることが多い。Pthreads は主にUnix系POSIXシステム（Linux や Solaris）で使われているが、Microsoft Windows 用実装も存在する。例えば、pthreads-w32 は Pthreads の API のサブセットをサポートしている。

内容

Pthreads はC言語のデータ型、関数、定数を定義している。その実装は pthread.h というヘッダファイルとスレッドライブラリにある。スレッドのスリープは unistd.h の sleep() もしくは time.h の nanosleep() を使用する。

データ型:

• pthread_t: スレッドへのハンドル
• pthread_attr_t: スレッド属性
• pthread_mutex_t: mutex
• pthread_mutexattr_t: mutex の属性
• pthread_cond_t: 条件変数
• pthread_condattr_t: 条件変数の属性

スレッド操作関数（引数は省略）:

• pthread_create(): スレッド生成
• pthread_exit(): 現在のスレッドを終了
• pthread_cancel(): 指定したスレッドの実行をキャンセル
• pthread_join(): 現在のスレッドを他のスレッドが終了するまでブロック
• pthread_kill(): スレッドへのシグナル送信
• pthread_attr_init(): スレッド属性を初期化
• pthread_attr_destroy(): スレッド属性の破棄
• pthread_attr_getdetachstate(): detachstate属性を取得
• pthread_attr_setdetachstate(): datachstate属性（スレッドがjoinできるかどうか）を設定

同期関数: mutex

• pthread_mutex_init(): mutexロックの初期化
• pthread_mutex_destroy(): mutexロックの破棄
• pthread_mutex_lock(): mutexロックの獲得（ブロックあり）
• pthread_mutex_trylock(): mutexロックの獲得（ブロックしない）
• pthread_mutex_unlock(): mutexロックの解放
• pthread_mutex_getprioceiling():
• pthread_mutex_setprioceiling():

同期関数: 条件変数

• pthread_cond_init(): 条件変数の初期化
• pthread_cond_destroy(): 条件変数の破棄
• pthread_cond_signal(): 条件変数のシグナル
• pthread_cond_broadcast():
• pthread_cond_wait(): 条件変数で待つ
• pthread_cond_timedwait():
• pthread_condattr_init():
• pthread_condattr_destroy():
• pthread_condattr_getpshared():
• pthread_condattr_setpshared():

スレッドローカルデータ:

• pthread_key_create(): スレッドローカルデータと関連付けるキーを生成
• pthread_key_delete(): キーの破棄
• pthread_getspecific(): キーを指定してスレッドローカルデータを検索
• pthread_setspecific(): キーとスレッドローカルデータの関連付け

Read/Writeロック

• pthread_rwlock_init():
• pthread_rwlock_destroy():
• pthread_rwlock_rdlock():
• pthread_rwlock_wrlock():
• pthread_rwlock_tryrdlock():
• pthread_rwlock_trywrlock():
• pthread_rwlock_unlock():
• pthread_rwlockattr_init():
• pthread_rwlockattr_destroy():
• pthread_rwlockattr_getpshared():
• pthread_rwlockattr_setpshared():

ユーティリティ関数:

• pthread_equal(): 2つのスレッドIDが等しいかどうかを調べる
• pthread_detach(): スレッドにリソースを解放させる
• pthread_self(): 自身のスレッドIDを得る

例

C言語で Pthreads を使ったコード例を示す。

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

static void *thread_func(void *vptr_args) {
    int i;

    for (i = 0; i < 20; i++) {
        fputs("  b\n", stderr);
        sleep(1);
    }

    return NULL;
}

int main(void) {
    int i;
    pthread_t thread;

    if (pthread_create(&thread, NULL, thread_func, NULL) != 0) {
        return EXIT_FAILURE;
    }

    for (i = 0; i < 20; i++) {
        puts("a");
        sleep(1);
    }

    if (pthread_join(thread, NULL) != 0) {
        return EXIT_FAILURE;
    }

    return EXIT_SUCCESS;
}

このプログラムは、'b' を1秒ごとに20回表示する新たなスレッドを生成し、同時にメインスレッドは 'a' を1秒ごとに20回表示する。出力は、2つのスレッドが並行動作することで 'a' と 'b' が入り混じったものになる。

関連項目

• Native POSIX Thread Library (NPTL)

参考文献

• David R. Butenhof: Programming with POSIX Threads, Addison-Wesley, ISBN 0-201-63392-2
• Bradford Nichols, Dick Buttlar, Jacqueline Proulx Farell: Pthreads Programming, O'Reilly & Associates, ISBN 1-56592-115-1
• Charles J. Northrup: Programming with UNIX Threads, John Wiley & Sons, ISBN 0-471-13751-0
• Kay A. Robbins and Steven Robbins, UNIX Systems Programming, Prentice-Hall, ISBN 0-13-042411-0

外部リンク

• POSIX Threads Programming
• C/C++ Tutorial: using Pthreads
• "POSIX threads explained" by Daniel Robbins (Gentoo Linux founder)
• インタビュー "Ten Questions with David Butenhof about Parallel Programming and POSIX Threads" by Michael Suess
• Open Source POSIX Threads for Win32
• The Open Group Base Specifications Issue 6, IEEE Std 1003.1
• GNU Portable threads
• Pthreads Presentation at 2007 OSCON (O'Reilly Open Source Convention) by Adrien Lamothe. Pthreads と最近の動向について