"可重入"和"線程安全"是兩個概念 千萬不要搞混了

大伙估計(jì)在多任務(wù)程序中使用printf打印一些信息是非常歡樂的一件事，運(yùn)氣不錯的話偶爾錯幾個數(shù)據(jù)、亂幾個碼也不是什么大問題，倒霉點(diǎn)的可能就直接掛機(jī)、卡死了，那這些到底是什么原因?qū)е碌哪兀? 今天的這篇文章應(yīng)該可以幫助你解決一大部分問題。

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兩個概念

1、可重入函數(shù) 多任務(wù)系統(tǒng)中每個進(jìn)程或線程都是由多種執(zhí)行流并發(fā)運(yùn)行的，當(dāng)執(zhí)行流同時進(jìn)入同一個函數(shù)(大部分是由于中斷)，而不會導(dǎo)致函數(shù)結(jié)果不確定或者錯誤，就可認(rèn)為該函數(shù)是可重入的。

上圖中的signal一般都是因?yàn)橹袛嗟仍虍a(chǎn)生的，在我們多任務(wù)系統(tǒng)中中斷更是無時無刻的在隨機(jī)發(fā)生著，一旦線程或者進(jìn)程被中斷轉(zhuǎn)而去執(zhí)行消息處理，而恰巧的是此時線程所執(zhí)行的操作與信號處理相同，比如malloc，他們都共享同一個資源(全局堆空間)。 當(dāng)信號處理返回到原來的執(zhí)行流中卻由于信號處理的改寫而受影響，比如重入的問題導(dǎo)致malloc會分配相同的內(nèi)存區(qū)域，或者其他的數(shù)據(jù)篡改，鎖死等，這樣該函數(shù)就是不可重入的。 2、線程安全 多個線程并發(fā)運(yùn)行且執(zhí)行相同的代碼，而不會導(dǎo)致運(yùn)行結(jié)果受影響，我們就認(rèn)為是線程安全。

對于線程安全往往加個互斥鎖就可以解決戰(zhàn)斗，當(dāng)然你如果沒有使用全局變量、靜態(tài)變量等等共享資源，那他們基本上是線程安全的。 其實(shí)從表面上看這兩個概念并沒有太大的差異，無非就是運(yùn)行同一塊代碼，會不會導(dǎo)致不確定的結(jié)果。 3、VS 再仔細(xì)想想，其實(shí)這兩個概念所關(guān)注的層面是不同的，可重入函數(shù)要求相同執(zhí)行流執(zhí)行不會受影響，而線程安全僅僅只是在線程這個層面上進(jìn)行的要求。 所以可重入的要求比線程安全要更加嚴(yán)苛，可重入必定線程安全，而線程安全并不一定可重入，如下圖是他們的關(guān)系:

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不可重入死鎖

下面我們來簡單分析一下不可重入死鎖的問題 :

上圖我們?yōu)楹瘮?shù)加了互斥lock(不考慮遞歸鎖)，那么它就是線程安全的，然而剛把共享資源部分上鎖，隨機(jī)的中斷信號處理發(fā)生了，轉(zhuǎn)而執(zhí)行信號處理函數(shù)，而在信號處理中也同樣執(zhí)行相同的Fuction代碼，此時資源已經(jīng)鎖住，必須等待前面調(diào)用Fuction函數(shù)的線程釋放，但此線程又在等待信號處理訪問，最終死鎖，涼涼！ 當(dāng)然你可以使用遞歸鎖來進(jìn)行處理，這在正常設(shè)計(jì)中是需要避免的，當(dāng)時對于一些需要調(diào)用外部庫的設(shè)計(jì)，只能選擇遞歸鎖等。

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可重入的識別

說實(shí)在對于很多玩RTOS的伙計(jì)，直接關(guān)中斷、開中斷的臨界資源保護(hù)就基本告別了一部分不可重入問題，而這樣的操作會影響多任務(wù)的并發(fā)執(zhí)行，但是如果你只是加了幾把鎖，可能在程序中不重入的問題還是要注意一下。 這里不可重入問題不完全總結(jié)了幾點(diǎn)：

1、標(biāo)準(zhǔn)IO函數(shù)都會使用到全局的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，比如printf函數(shù) ： 由于使用了全局標(biāo)準(zhǔn)輸出stdout，所以線程不安全也就更不能重入了。

2、malloc和free ： 這兩個函數(shù)都是在全局的堆空間上進(jìn)行操作，如果有加鎖那就是線程安全的，但是不可重入。

3、對于全局、靜態(tài)的資源的訪問都會導(dǎo)致線程不安全，比如一些函數(shù)使用的是靜態(tài)緩存區(qū)等，你可以使用本地copy加臨界區(qū)來進(jìn)行保護(hù)，盡量使用局部變量。

4、調(diào)用不可重入或者線程不安全的函數(shù)也會繼承對應(yīng)特點(diǎn)。

責(zé)任編輯：xj

原文標(biāo)題：同事"可重入"與"線程安全"老分不清，導(dǎo)致一堆bug！

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