C++/CLIで排他制御したキューを使う。

この記事は2018年08月09日に投稿しました。

目次

1. はじめに
2. 排他制御したキュー
3. おわりに

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1. はじめに

こんにちは、iOSのエディタアプリPWEditorの開発者の二俣です。

今回は業務で使用しているC++/CLIの話です。
シリアル通信を行うアプリで、シリアル通信処理部分と上位(GUI)処理で受信コマンドの受け渡しに排他制御したキューを使用しました。 その時使用した排他制御したキューの実装例です。

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2. 排他制御したキュー

排他制御したキューは、

• キューQueueオブジェクト
• イベントManualResetEventオブジェクト
• モニターMonitorオブジェクト

を使用して実装しました。

処理の概要ですが、

• キューQueueオブジェクトに受信コマンド(文字列)をキューイングします。
• キューQueueオブジェクトに受信コマンドを設定する/取り出す時、モニターMonitorオブジェクトで排他ロックします。
• 取り出す側は、イベントManualResetEventオブジェクトでイベント待ちします。 設定する側は、設定した時にイベントを発生させ、取り出し側に受信コマンドが設定されたことを通知します。

となります。

以下が使用する手順です。

1. 上位(GUI)のコマンド待ち処理の中で、WaitMsgメソッドを呼び出し、シリアル通信処理からコマンドが受信されるのを待ちます。
2. シリアル通信処理でコマンドを受信したとき、SetMsgメソッドでキューにコマンドをセットします。
3. 2のSetMsgメソッドが呼び出されると、WaitMsgメソッドの待ち状態が解除されます。
   キューに積まれたコマンドを取得して、コマンドに応じた処理を行います。

namespace Util {
    using namespace System;
    using namespace System::Collections;
    using namespace System::Threading;

    ref class QueueUtil
    {
    private:
        /// 自クラスのインスタンス
        static QueueUtil^ instance;

        /// キューオブジェクト
        Queue^ queue;

        /// イベントオブジェクト
        ManualResetEvent^ event;

        /// <summary>
        /// コンストラクタ
        ///
        /// param capacity: キューイングするメッセージの数
        /// </summary>
        QueueUtil(int capacity)
        {
            queue = gcnew Queue(capacity);
            queue->Clear();
            event = gcnew ManualResetEvent(false);
        }

    public:
        /// <summary>
        /// インスタンスを返却します。
        ///
        /// param capacity: キューイングするメッセージの数
        /// </summary>
        static QueueUtil^ GetInstance(int capacity)
        {
            // インスタンスが未精製の場合
            if (instance == nullptr)
            {
                // インスタンスを生成します。
                instance = gcnew QueueUtil(capacity);
            }
            return instance;
        }

        /// <summary>
        /// メッセージをキューに設定します。
        ///
        /// param msg: メッセージ
        /// </summary>
        void SetMsg(String^ msg)
        {
            // イベントとキューが有効な場合
            // 念のためのチェック
            if ((event != nullptr) && (queue != nullptr))
            {
                // キューをロックします。
                Monitor::Enter(queue);

                // キューにメッセージを設定します。
                queue->Enqueue(msg);

                // イベントをセットします。
                event->Set();

                // キューのロックを解除します。
                Monitor::Exit(queue);
            }
        }

        /// <summary>
        /// メッセージがキューに設定されるのを待ちます。
        ///
        /// return: メッセージ
        /// </summary>
        String^ WaitMsg()
        {
            // イベント待ち。
            event->WaitOne();

            // キューをロックします。
            Monitor::Enter(queue);

            // キューにメッセージが設定されている場合
            String^ msg = String::Empty;
            if (queue->Count > 0)
            {
                // キューからメッセージを取得します。
                msg = (String^)(queue->Dequeue());

                // キュー設定されたメッセージ分処理するため、
                // キューが空になってからイベント待ち状態にします。
                if (queue->Count == 0)
                {
                    // イベント待ち状態に設定します。
                    event->Reset();
                }
            }

            // キューにメッセージが設定されていない場合
            // 念のための処理
            else
            {
                // イベント待ち状態に設定します。
                event->Reset();
            }

            // キューのロックを解除します。
            Monitor::Exit(queue);

            return msg;
        }
    };
}

API Reference
Queueクラス
ManualResetEventクラス
Monitorクラス

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3. おわりに

例によって、C++/CLIに詳しい同僚に教えてもらいました。
こういったロジックを覚えるのはいつも楽しいです。

知識・スキルの販売サイト【ココナラ】

Visual C++ 2005 実用サンプルプログラム WindowsプログラミングTips108

紹介している一部の記事のコードはGitlabで公開しています。
興味のある方は覗いてみてください。

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私が勤務しているニューラルでは、主に組み込み系ソフトの開発を行っております。
弊社製品のハイブリッドOS Bi-OSは高い技術力を評価されており、特に制御系や通信系を得意としています。
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