C++에서 안정적인 멀티 스레드 코드를 위한 스레드 안전성 개념 정리

간단 소개

C++ 멀티 스레드 환경에서 스레드 안전성을 확보하기 위한 핵심 개념(데이터 레이스, 연산 간 선후 관계, 기본 스레드 안전성)을 설명합니다.

AI Summary

데이터 레이스(Data Race)
- 두 개 이상의 스레드가 동시에 같은 메모리 위치에 접근하고, 하나 이상의 스레드가 쓰기 연산을 수행하며, atomic 연산이 아닐 때 발생합니다.
- C++에서 데이터 레이스는 미정의 행동(Undefined Behavior)으로 간주되므로 반드시 방지해야 합니다.
연산 간 선후 관계
- 순차 실행 관계: 같은 스레드 내에서 실행되는 연산 간의 명확한 순서
- 동기화 관계: 서로 다른 스레드 간에 atomic 연산(store-release, load-acquire)이나 mutex lock/unlock 등을 통해 형성되는 관계
- 연산 간 선후 관계는 멀티 스레드 환경에서 안전한 실행 순서를 정의하는 핵심 메커니즘입니다.
기본 스레드 안전성(Basic Thread Safety)
- 사용자 정의 타입에 데이터 레이스 방지 조건을 확장 적용한 원칙입니다.
- 표준 라이브러리의 기본 타입과 모든 타입은 기본 스레드 안전성을 보장합니다.
- 내부 동기화 타입은 non-const 멤버 함수도 동시 호출이 가능한 타입이며, std::atomic, std::mutex 등의 동기화 기본 요소를 사용하여 구현됩니다.