Windows XP向けの条件変数の実装方法と実例

Windows XP以前のWindows APIでは同期プリミティブとしての条件変数(condition variable)が提供されない。セマフォ(semaphore)やミューテックス(mutex)／クリティカルセクション*1を組み合わせて、条件変数プリミティブを実装するアルゴリズムおよびコード実例のメモ。

実装方法

条件変数プリミティブのメジャーな実装アルゴリズムとして Alexander Terekhov's "Algorithm 8a" がある。2008年頃のcomp.programming.threads上での議論がベースとなっている。

このアルゴリズムでは、条件変数プリミティブの内部実装に “2つのセマフォ、2つのミューテックス、3つの整数型変数” を利用する。Windows APIにはタイムアウト付きセマフォ待機関数(WaitForSingleObject)が存在するため、タイムアウト付き条件変数待機も含めてPOSIX相当の機能を実装可能。

• wait / timedwait
• signal / broadcast

実例いろいろ

様々なオープンソースプロジェクト内におけるWindows APIによる条件変数プリミティブ実装コードをいくつか列挙する。★マークは前述 "Algorithm 8a" を直接実装しているプロジェクト（自分調べ）。

• Pthreads-w32(POSIX Threads for Win32) ★
  • LGPL 2.1
  • http://sourceware.org/cgi-bin/cvsweb.cgi/pthreads/pthread_cond_wait.c?cvsroot=pthreads-win32

• Boost.Thread 1.34.0 ★
  • Boost Software License 1.0
  • http://www.boost.org/doc/libs/1_34_0/boost/thread/condition.hpp
• Boost.Thread 1.49.0
  • Boost Software License 1.0
  • http://www.boost.org/doc/libs/1_49_0/boost/thread/win32/condition_variable.hpp
• Boost.Interprocess 1.49.0 ★
  • Boost Software License 1.0
  • http://www.boost.org/doc/libs/1_49_0/boost/interprocess/sync/windows/condition.hpp

• Chromium
  • BSD-style license
  • http://src.chromium.org/svn/trunk/src/base/synchronization/condition_variable_win.cc

• APR(Apache Portable Runtime)
  • Apache License 2.0
  • http://svn.apache.org/viewvc/apr/apr/trunk/locks/win32/thread_cond.c?view=markup

• ACE(ADAPTIVE Communication Environment)
  • 独自ライセンス
  • https://svn.dre.vanderbilt.edu/viewvc/Middleware/trunk/ACE/ace/OS_NS_Thread.cpp?view=markup#l1102

おまけ

"Algorithm 8a" を用いたC11標準スレッドのエミュレーションライブラリ。（Boost Software License 1.0）

• https://gist.github.com/yohhoy/2223710

*1:ここではWindows API用語としての CRITICAL_SECTION を指す。同一プロセス限定のスレッド間同期用ミューテックスオブジェクト。