InterlockedIncrementを使用してマルチスレッド化

Windowsの古いプログラムの性能を改善するために、マルチスレッド化する方法を考えてみた。プログラムでは、配列の各要素に対してある処理を順番に実行している。処理はメモリの読み書きのみで互いに独立。
InterlockedIncrementとSleepを使うと比較的簡単に実装できることが分かった。

サンプルプログラムの親スレッドでは、開始スレッド数と終了スレッド数の差が上限値未満ならば、新しい子スレッドを開始して、開始スレッド数をカウントアップする。そうでなければ一定時間Sleepする。
サンプルプログラムの子スレッドでは、ある時間Sleepしてからデータの一部を更新する。終了する際に終了スレッド数をカウントアップする。Sleepする時間は乱数で決定。
当初、乱数は子スレッドで生成していたが、常に同じ値が返ってきた。乱数の初期化は親スレッドで実行していて、子スレッドはその環境をコピーするため。乱数を親スレッドで生成して引数で渡すように修正。

# include <stdio.h>
# include <windows.h>
# include <process.h>
# include <errno.h>
# include <string.h>

// thread parameters
struct cparam {
    LONG* p_end;
    LONG* p_error;
    int no;
    int sleep;
    int* data;
};

// thread function
void __cdecl fun(void *p) {
    cparam* pp = (cparam*)p;
    try {
        printf("start,%d,%d\n", pp->no, pp->sleep);
        Sleep(pp->sleep * 1000);
        pp->data[pp->no] = pp->no;
        printf("end,%d,%d\n", pp->no, pp->sleep);
    }
    catch (...) {
        InterlockedIncrement(pp->p_error);
    }
    InterlockedIncrement(pp->p_end);
    delete pp;
}

void main_thread() {
    const int N = 10;
    int data[N];
    for (int i = 0; i < N; i++) data[i] = 0;
    srand(10);
    LONG n_start = 0;
    LONG n_end = 0;
    LONG n_error = 0;
    int limit = 5;
    // execute function for each element
    int n = 0;
    while (N > n) {
        if (n_start - n_end < limit) {
            cparam* pp = new cparam();
            pp->p_end = &n_end;
            pp->p_error = &n_error;
            pp->no = n;
            pp->sleep = (rand() % 10) + 1;
            pp->data = data;
            uintptr_t th = _beginthread(fun, 0, pp);
            if (th == -1L) {
                // error
                int errnum = errno;
                printf("errno,%d,%s\n", errnum, strerror(errnum));
                delete pp;
            }
            else {
                n_start++;
            }
            n++;
        }
        else {
            Sleep(250);
            printf(".\n");
        }
    }
    // wait for child threads
    while (n_start > n_end) {
        Sleep(250);
        printf(".\n");
    }
    printf("%d,%d,%d\n", n_start, n_end, n_error);
}

• 子スレッドのハンドルは必要ないので、_beginthreadexの代わりに、_beginthreadを使用。
• _endthreadは、funが終了すると自動的に呼び出されるため、省略。
• InterlockedDecrementを使用してスレッド数を一つにまとめるのもあり。

実行結果

start,0,2
start,1,10
start,3,5
start,4,8
start,2,3
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end,0,2
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start,5,7
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end,2,3
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start,6,3
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end,3,5
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start,7,3
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end,6,3
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start,8,7
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end,4,8
end,7,3
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start,9,10
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end,5,7
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end,1,10
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end,8,7
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end,9,10
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10,10,0