C 언어는 매우 효율적이고 강력한 프로그래밍 언어이지만, 여러 스레드가 동시에 접근하여 데이터를 변경할 때 발생할 수 있는 문제에 대해 신경써야 합니다. 스레드 간 동기화를 위한 다양한 기법과 도구가 있으며, 이러한 동기화 기법들을 사용하여 데이터 무결성과 안전을 보장할 수 있습니다.

동시성 문제

C 언어로 멀티스레드 프로그램을 작성할 때, 공유 데이터에 여러 스레드가 동시에 접근할 수 있습니다. 이때 발생할 수 있는 문제들로는 경쟁 상태, 교착상태, 데이터 무결성 등이 있습니다.

뮤텍스 (Mutex)

뮤텍스는 상호배제(mutual exclusion) 라고도 하며, 한 번에 하나의 스레드만이 특정한 코드 영역에 접근할 수 있도록 하는 동기화 기법입니다. C 언어에서는 pthread 라이브러리를 사용하여 뮤텍스를 구현할 수 있습니다.

#include <pthread.h>

pthread_mutex_t lock;

// ...

void* thread_function(void* arg) {
    pthread_mutex_lock(&lock);
    // critical section
    pthread_mutex_unlock(&lock);
    // ...
}

세마포어 (Semaphore)

세마포어는 동기화 객체(synchronization object) 로, 여러 스레드가 공유 자원에 접근하는 것을 제어하는데 사용됩니다. C 언어에서는 세마포어를 위해 sem_t 구조체와 sem_init(), sem_wait(), sem_post() 함수 등을 제공합니다.

#include <semaphore.h>

sem_t semaphore;

// ...

void* thread_function(void* arg) {
    sem_wait(&semaphore);
    // critical section
    sem_post(&semaphore);
    // ...
}

조건 변수 (Condition Variable)

조건 변수는 스레드가 특정 조건을 기다리도록 하는데 사용됩니다. C 언어에서는 조건 변수를 위해 pthread_cond_t 구조체와 pthread_cond_wait(), pthread_cond_signal() 함수 등을 제공합니다.

#include <pthread.h>

pthread_mutex_t lock;
pthread_cond_t cond;

// ...

void* thread_function(void* arg) {
    pthread_mutex_lock(&lock);
    while (condition_not_met) {
        pthread_cond_wait(&cond, &lock);
    }
    // critical section
    pthread_mutex_unlock(&lock);
    // ...
}

결론

C 언어에서는 뮤텍스, 세마포어, 조건 변수 등 다양한 스레드 동기화 기법을 활용하여 멀티스레드 프로그램을 안전하게 구현할 수 있습니다. 이러한 동기화 기법을 이해하고 적절하게 활용하는 것은 C 언어를 사용한 멀티스레드 프로그래밍의 핵심 요소입니다.

참조:

• POSIX Threads Programming