Race Condition

# Race Condition

> 경쟁 조건 발생 원인, 재현 예제, 해결 패턴

## 학습 목표

- 경쟁 조건(race condition)이 발생하는 원인을 이해한다
- 재현 가능한 예제로 문제를 확인한다
- mutex를 활용한 해결 패턴을 익힌다

## 내용

### 경쟁 조건 재현 예제

```c
// ❌ 경쟁 조건 발생 - counter 값이 예측 불가
int counter = 0;

void *unsafe_increment(void *arg) {
    for (int i = 0; i < 1000000; i++)
        counter++;  // 원자적 연산이 아님!
    return NULL;
}

// 두 스레드 실행 후 counter != 2000000 가능성 높음
```

### 왜 발생하는가?

```
counter++ 는 사실 3단계:
  1. 메모리에서 counter 읽기  (load)
  2. 레지스터에서 +1          (add)
  3. 메모리에 다시 쓰기       (store)

→ 스레드 A가 1~2 수행 후 컨텍스트 스위치 →
  스레드 B가 1~3 수행 →
  스레드 A가 3 수행 → B의 결과 덮어씀!
```

### 해결: mutex로 보호

```c
// ✅ 올바른 방법
pthread_mutex_t lock = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;

void *safe_increment(void *arg) {
    for (int i = 0; i < 1000000; i++) {
        pthread_mutex_lock(&lock);
        counter++;
        pthread_mutex_unlock(&lock);
    }
    return NULL;
}
```

### 해결: 원자적 연산 (GCC extension)

```c
// ✅ __sync 계열 원자적 연산
__sync_fetch_and_add(&counter, 1);

// C11 표준 원자적 연산
#include <stdatomic.h>
atomic_int counter = 0;
atomic_fetch_add(&counter, 1);
```

## 참고

- 경쟁 조건은 타이밍에 따라 재현이 어려울 수 있어 디버깅이 까다롭다
- `ThreadSanitizer` (`-fsanitize=thread`) 로 경쟁 조건을 탐지할 수 있다

// COMMENTS

ON THIS PAGE