可重入函數(shù)和線程安全-創(chuàng)新互聯(lián)

一、可重入函數(shù)

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    可重入函數(shù)主要用于多任務(wù)環(huán)境中，一個(gè)可重入的函數(shù)簡單來說就是可以被中斷的函數(shù)，也就是說，可以在這個(gè)函數(shù)執(zhí)行的任何時(shí)刻中斷它，轉(zhuǎn)入OS調(diào)度下去執(zhí)行另外一段代碼，而返回控制時(shí)不會(huì)出現(xiàn)什么錯(cuò)誤;，局部變量可重入函數(shù)； 不可重入的函數(shù)由于使用了一些系統(tǒng)資源，比如全局變量區(qū)，中斷向量表等，所以它如果被中斷的話，可能會(huì)出現(xiàn)問題，這類函數(shù)是不能運(yùn)行在多任務(wù)環(huán)境下的。

                    如上圖：

    main函數(shù)調(diào)用insert函數(shù)向一個(gè)鏈表head中插入節(jié)點(diǎn)node1,插入操作分為兩步,剛做完第一步的 時(shí)候,因?yàn)橛布袛嗍惯M(jìn)程切換到內(nèi)核,再次回用戶態(tài)之前檢查到有信號(hào)待處理,于是切換到sighandler函數(shù),sighandler也調(diào)用insert函數(shù)向同一個(gè)鏈表head中插入節(jié)點(diǎn)node2,插入操作的兩步都做完之后從ighandler返回內(nèi)核態(tài),再次回到用戶態(tài)就從main函數(shù)調(diào)用的insert函數(shù)中繼續(xù)往下執(zhí)行,先前做第一步之后被打斷,現(xiàn)在繼續(xù)做完第二步。結(jié)果是,main函數(shù)和sighandler先后向鏈表中插入兩個(gè)節(jié)點(diǎn),而最后只有一個(gè)節(jié)點(diǎn)真正插入鏈表中了。這就出現(xiàn)了泄漏。像上例這樣,insert函數(shù)被不同的控制流程調(diào)用,有可能在第一次調(diào)用還沒返回時(shí)就再次進(jìn)入該函數(shù),這稱為重入,insert函數(shù)訪問一個(gè)全局鏈表,有可能因?yàn)橹厝攵斐慑e(cuò)亂,像這樣的函數(shù)稱為不可重入函數(shù),反之,如果一個(gè)函數(shù)只訪問自己的局部變量或參數(shù),則稱為可重入(Reentrant) 函數(shù)

  1、 如果一個(gè)函數(shù)符合以下條件之一則是不可重入的

    ①、調(diào)用了malloc或free,因?yàn)閙alloc也是用全局鏈表來管理堆的。

  ②、調(diào)用了標(biāo)準(zhǔn)I/O庫函數(shù)。標(biāo)準(zhǔn)I/O庫的很多實(shí)現(xiàn)都以不可重入的方式使用全局?jǐn)?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。

二、線程安全

 如果代碼所在的進(jìn)程中有多個(gè)線程在同時(shí)運(yùn)行，而這些線程可能會(huì)同時(shí)運(yùn)行這段代碼。如果每次運(yùn)行結(jié)果和單線程運(yùn)行的結(jié)果是一樣的，而且其他的變量的值也和預(yù)期的是一樣的，就是線程安全的?；蛘哒f:一個(gè)類或者程序所提供的接口對(duì)于線程來說是原子操作或者多個(gè)線程之間的切換不會(huì)導(dǎo)致該接口的執(zhí)行結(jié)果存在二義性,

線程安全問題都是由全局變量及靜態(tài)變量引起的。若每個(gè)線程中對(duì)全局變量、靜態(tài)變量只有讀操作，而無寫操作，一般來說，這個(gè)全局變量是線程安全的；若有多個(gè)線程同時(shí)執(zhí)行寫操作，一般都需要考慮線程同步，否則的話就可能影響線程安全。產(chǎn)生線程安全的本質(zhì)在于：線程共享和執(zhí)行流發(fā)生了干擾。要確保線程安全，線程在對(duì)共享變量進(jìn)行訪問時(shí)必須以加鎖的方式。

   比如一個(gè) ArrayList 類，在添加一個(gè)元素的時(shí)候，它可能會(huì)有兩步來完成：1. 在 Items[Size] 的位置存放此元素；2. 增大 Size 的值。

            在單線程運(yùn)行的情況下，如果 Size = 0，添加一個(gè)元素后，此元素在位置 0，而且 Size=1；而如果是在多線程情況下，比如有兩個(gè)線程，線程 A 先將元素存放在位置 0。但是此時(shí) CPU 調(diào)度線程A暫停，線程 B 得到運(yùn)行的機(jī)會(huì)。線程B也向此 ArrayList 添加元素，因?yàn)榇藭r(shí) Size 仍然等于 0 （注意，我們假設(shè)的是添加一個(gè)元素是要兩個(gè)步驟哦，而線程A僅僅完成了步驟1），所以線程B也將元素存放在位置0。然后線程A和線程B都繼續(xù)運(yùn)行，都增加 Size 的值。那好，我們來看看 ArrayList 的情況，元素實(shí)際上只有一個(gè)，存放在位置 0，而 Size 卻等于 2。這就是“線程不安全”了。

三、可重入函數(shù)與線程安全的聯(lián)系與區(qū)別

    1、可重入函數(shù)一定是線程安全的，單線程安全不一定是可重入的

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文章題目：可重入函數(shù)和線程安全-創(chuàng)新互聯(lián)
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