C言語で並行処理を実装するにはどうすればよいですか?
C言語自体はシングルスレッド言語であり、マルチスレッドや並行処理をサポートしていません。しかし、オペレーティングシステムが提供するマルチスレッドライブラリを呼び出すか、第三者のマルチスレッドライブラリを使用することで並行処理を実現することができます。
- OSが提供するマルチスレッドライブラリを使用します。
- Windowsシステムでは、スレッドを作成するためにWindows APIのCreateThread関数を使用することができます。
- Linuxシステム上では、pthread_create関数を使用してスレッドを作成することができます。
- サードパーティのマルチスレッドライブラリを使用します。
- OpenMPは、C言語で使用できる並列計算をサポートするAPIです。並列処理を実現するための一連の命令、関数、およびコンパイラ指令を提供しています。
- POSIXスレッド(pthread)は、複数のオペレーティングシステムで使用できるC言語のマルチスレッドライブラリです。
- Intel Threading Building Blocks(TBB)は、C++の並列プログラミングライブラリであり、C言語でも使用することができます。
オペレーティングシステムが提供するマルチスレッドライブラリを使用するか、サードパーティのマルチスレッドライブリを使用するかに関わらず、並列処理を実装する基本ステップは通常次の通りです:
- スレッドを作成します:適切な関数を呼び出して複数のスレッドを作成します。
- タスクの分配:並行して処理する必要があるタスクを各スレッドに割り当てる。
- スレッドの実行:各スレッドは割り当てられたタスクを独立して実行します。
- 同期処理:すべてのスレッドが完了するのを待つ必要がある場合や、スレッドの実行結果を結合する必要がある場合は、ミューテックスや条件変数などの同期機構を使用する必要があります。
- スレッドを終了します:全てのスレッドが実行を完了し、スレッドリソースを解放します。
並列処理の効果は、複数のスレッドのスケジューリングや実行に依存するため、並列処理プログラムの設計においては、スレッド間のデータ依存関係、共有リソースの排他的アクセス、タスクの分割などを考慮する必要があります。