Linux中的线程安全和可重入函数

叁歲伎倆 2022-06-13 04:12 200阅读 0赞

**一、线程安全：**

**线程安全**就是多线程访问时，采用了加锁机制，当一个线程访问该类的某个数据时，进行保护，其他线程不能进行访问直到该线程读取完，其他线程才可使用。不会出现数据不一致或者数据污染。**线****程不安全**就是不提供数据访问保护，有可能出现多个线程先后更改数据造成所得到的数据是脏数据。

例如下面这几个函数就被称为线程不安全函数：

(1).不保护共享变量的函数

(2).保持跨过多个状态调用的函数

(3).返回指向静态变量指针的函数

(4).调用线程不安全函数的函数

如果你的代码所在的进程中有多个线程在同时运行，而这些线程可能会同时运行这段代码。如果每次运行结果和[单线程][Link 1]运行的结果是一样的，而且其他的变量的值也和预期的是一样的，就是线程安全的。或者说:一个类或者程序所提供的接口对于线程来说是[原子操作][Link 2]或者多个线程之间的切换不会导致该接口的执行结果存在二义性,也就是说我们不用考虑同步的问题。线程安全问题都是由[全局变量][Link 3]及[静态变量][Link 4]引起的。

若每个线程中对全局变量、静态变量只有读操作，而无写操作，一般来说，这个全局变量是线程安全的；若有多个线程同时执行写操作，一般都需要考虑[线程同步][Link 5]，否则的话就可能影响线程安全。一般来说，一个函数被称为线程安全的，当且仅当被多个并发线程反复调用时，它会一直产生正确的结果。

**二、可重入函数：**

“重入”即表示重复进入，首先它意味着这个函数可以被中断，其次意味着它除了使用自己栈上的变量以外不依赖于任何环境（包括static），这样的函数就是可重入，可以允许有多个该函数的副本在运行，由于它们使用的是分离的栈，所以不会互相干扰。如果确实需要访问[全局变量][Link 3]（包括static），一定要注意实施互斥手段。可重入函数在并行运行环境中非常重要，但是一般要为访问全局变量付出一些性能代价。

**可重入函数是线程安全函数的一种，**主要用于多任务环境中，一个可重入的函数简单来说就是可以被中断的函数，也就是说，可以在这个函数执行的任何时刻中断它，转入OS调度下去执行另外一段代码，而返回控制时不会出现什么错误；而不可重入的函数由于使用了一些系统资源，比如[全局变量][Link 3]区，[中断向量表][Link 6]等，所以它如果被中断的话，可能会出现问题，这类函数是不能运行在多任务环境下的。

可重入函数的分类

（1）显式可重入函数  
 如果所有函数的参数都是传值传递的（没有指针），并且所有的数据引用都是本地的自动栈变量（也就是说没有引用静态或全局变量），那么函数就是显示可重入的，也就是说不管如何调用，我们都可断言它是可重入的。  
（2）隐式可重入函数  
 可重入函数中的一些参数是引用传递（使用了指针），也就是说，在调用线程小心地传递指向非共享数据的指针时，它才是可重入的。  
可重入函数可以有多余一个任务并发使用，而不必担心数据错误，相反，不可重入函数不能由超过一个任务所共享，除非能确保函数的互斥（或者使用信号量，或者在 代码的关键部分禁用中断）。可重入函数可以在任意时刻被中断，稍后再继续运行，不会丢失数据，可重入函数要么使用本地变量，要么在使用全局变量时保护自己 的数据。

一个可重入函数需要满足的是：

1、不使用全局变量或静态变量；  
2、不使用用malloc或者new开辟出的空间；  
3、不调用不可重入函数；  
4、不返回静态或全局数据，所有数据都有函数的调用者提供；  
5、使用本地数据，或者通过制作全局数据的本地拷贝来保护全局数据；

**可重入函数特点：**由于可重入函数多次调用不会出错，因此可重入函数不用担心数据会被破坏。可重入函数任何时候都可以被中断，一段时间后又可以运行，而相应的数据不会丢失。可重入函数只使用局部变量，即保存在CPU寄存器或者堆栈中；或者如果使用全局变量时，则要对全局变量予以保护。

**三、可重入函数和线程安全的区别和联系：**

**![Center][]**

（1）线程安全是在多个线程情况下引发的，而可重入函数可以在只有一个线程的情况下来说。

（2）线程安全不一定是可重入的，而可重入函数则一定是线程安全的。

（3）如果一个函数中有全局变量，那么这个函数既不是线程安全也不是可重入的。

（4）如果将对临界资源的访问加上锁，则这个函数是线程安全的，但如果这个重入函数若锁还未释放则会产生死锁，因此是不可重入的。

（5）线程安全函数能够使不同的线程访问同一块地址空间，而可重入函数要求不同的执行流对数据的操作互不影响使结果是相同的。

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