线程安全函数和可重入函数 辨析

偶然想起之前项目里面遇到的一个操作合成结果翻转导致的画面hung死的问题，一时有点记不清了，后面看了细节之后再补充吧。

反正借着这个点，思考和总结一下线程安全函数和可重入函数的区别和联系，它们已经在我的白板上待了很长时间了。

这里补充一下之前那个bug的具体原因：
首先场景是用户点击gui上的屏幕旋转按钮，这个下面会调用我这边的api，触发合成器进行旋转操作。
如果用户快速多次点击呢，则有大概率触发死锁。

在界面交互时点击执行较长时间请求操作时，防止多次点击导致后台重复执行（忽略重复触发）这个地方应该用的是tryLock的机制

 

首先，一个重要的结论是：可重入函数一定是线程安全的，但是线程安全函数不一定是可重入的

reentrant和thread safe的本质的区别就在于,reentrant函数要求即使在同一个线程中任意地进入两次以上,也能正确执行

我们一级一级的向着可重入函数出发，看看要成为可重入函数需要满足什么条件

 

1、首先线程不安全的函数，一定是不可重入的

这个不用多说了，线程不安全函数，指定是没有处理好对临界资源访问的互斥。

比如访问一个全局变量，或者使用系统调用，而且没有加锁，那么他就不是线程安全的。

为什么说不可重入呢，比如这个函数被中断了，中断服务中也用到了这个函数，那这里是不是还是会有问题。

一般来说，函数库的作者是有必要声明自己的api是否是线程安全的，以及是否有线程安全的版本

这里补充一下，可重入/不可重入函数的概念

若一个程序或子程序（或函数）可以“在任意时刻被中断然后操作系统调度执行另外一段代码，这段代码又调用了该子程序不会出错”，
则称其为可重入(reentrant)的。即当该子程序正在被执行是，执行线程可以再次进入并执行它，仍然获取符合预期的结果

2、线程不安全的函数可以通过加锁变成线程安全函数

但是即使加了锁，它也锁不了系统中断，或者信号处理函数，CPU的PC指针直接从mutex.lock()中跳出来，到了signal处理函数中，注意，这里尝试拿锁，结果锁在用户那里，于是就会死锁hung死在这里。因为中断等用户释放锁才能返回，用户等中断退出才能释放

这是因为一般的mutex也是不可重入的，即使使用可重入锁（递归锁），也可能带来别的问题，因为相当于，两个地方都觉得自己拿到锁了，然后就竞争了。所以，一般情况下，不用递归锁。理由如下：

递归锁用起来固然简单，但往往会隐藏某些代码问题。比如调用函数和被调用函数以为自己拿到了锁，都在修改同一个对象，这时就很容易出现问题。因此在能使用非递归锁的情况下，应该尽量使用非递归锁，因为死锁相对来说，更容易通过调试发现。程序设计如果有问题，应该暴露的越早越好

一个著名的例子: printf线程安全，但是不可重入

3、可重入函数是线程安全的

这里有个限制条件，那就是满足以下条件的函数我们称之为可重入函数：

• 不能含有静态或全局非常量数据。
• 不能返回静态或全局非常量数据的地址
• 不能调用标准 I/O
• 调用的函数也必须是可重入的
• 没有动态分配或释放堆资源

因为有下面一个恶心人的例子，看起来可重入的函数，但是线程不安全，但是因为它用了全局非常量数据，我倾向于不认可这货是个可重入函数

 

下面这个函数就很神奇：

int t;

void swap(int *x, int *y)

{

int s;

s = t;

t = *x;

*x = *y;

*y = t;

t = s;

}

如果同时在正常流程和信号处理程序中都调用了swap，不会造成错误的结果。因为无论信号在哪里发生并调用swap函数，最后都会把全局变量t进行恢复然后返回到正常流程。所以当正常流程执行完成后，全局变量t保持不变。这样说来，这个函数是可重入的。

但在多线程环境就有错误，首先线程A执行swap调用到 t = *x 语句，把全局变量t改变了。

然后线程B调用swap把全局变量t保存到变量s，然后切换到线程A把swap函数全部执行，最后切换到线程B执行完成，就会把全局变量t的值改变了（变成线程A中的*x）。这样说来，这个函数不是线程安全的。

作者：林嘉亮
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来源：知乎
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