可重入和不可重入
这种情况出现在多任务系统当中,在任务执行期间捕捉到信号并对其进行处理时,进程正在执行的指令序列就被信号处理程序临时中断。如果从信号处理程序返回,则继续执行进程断点处的正常指令序列,从重新恢复到断点重新执行的过程中,函数所依赖的环境没有发生改变,就说这个函数是可重入的,反之就是不可重入的。 众所周知,在进程中断期间,系统会保存和恢复进程的上下文,然而恢复的上下文仅限于返回地址,cpu寄存器等之类的少量上下文,而函数内部使用的诸如全局或静态变量,buffer等并不在保护之列,所以如果这些值在函数被中断期间发生了改变,那么当函数回到断点继续执行时,其结果就不可预料了。打个比方,比如malloc,将如一个进程此时正在执行malloc分配堆空间,此时程序捕捉到信号发生中断,执行信号处理程序中恰好也有一个malloc,这样就会对进程的环境造成破坏,因为malloc通常为它所分配的存储区维护一个链接表,插入执行信号处理函数时,进程可能正在对这张表进行操作,而信号处理函数的调用刚好覆盖了进程的操作,造成错误。
满足下面条件之一的多数是不可重入函数: (1)使用了静态数据结构; (2)调用了malloc或free; (3)调用了标准I/O函数;标准io库很多实现都以不可重入的方式使用全局数据结构。 (4)进行了浮点运算.许多的处理器/编译器中,浮点一般都是不可重入的 (浮点运算大多使用协处理器或者软件模拟来实现。
1) 信号处理程序A内外都调用了同一个不可重入函数B;B在执行期间被信号打断,进入A (A中调用了B),完事之后返回B被中断点继续执行,这时B函数的环境可能改变,其结果就不可预料了。 2) 多线程共享进程内部的资源,如果两个线程A,B调用同一个不可重入函数F,A线程进入F后,线程调度,切换到B,B也执行了F,那么当再次切换到线程A时,其调用F的结果也是不可预料的。 在信号处理程序中即使调用可重入函数也有问题要注意。作为一个通用的规则,当在信号处理程序中调用可重入函数时,应当在其前保存errno,并在其后恢复errno。(因为每个线程只有一个errno变量,信号处理函数可能会修改其值,要了解经常被捕捉到的信号是SIGCHLD,其信号处理程序通常要调用一种wait函数,而各种wait函数都能改变errno。)
可重入函数列表:
_exit()、 access()、alarm()、cfgetispeed()、cfgetospeed()、cfsetispeed()、cfsetospeed ()、chdir()、chmod()、chown()、close()、creat()、dup()、dup2()、execle()、 execve()、fcntl()、fork()、fpathconf ()、fstat()、fsync()、getegid()、 geteuid()、getgid()、getgroups()、getpgrp()、getpid()、getppid()、getuid()、 kill()、link()、lseek()、mkdir()、mkfifo()、 open()、pathconf()、pause()、pipe()、raise()、read()、rename()、rmdir()、setgid ()、setpgid()、setsid()、setuid()、 sigaction()、sigaddset()、sigdelset()、sigemptyset()、sigfillset()、 sigismember()、signal()、sigpending()、sigprocmask()、sigsuspend()、sleep()、 stat()、sysconf()、tcdrain()、tcflow()、tcflush()、tcgetattr()、tcgetpgrp()、 tcsendbreak()、tcsetattr()、tcsetpgrp()、time()、times()、 umask()、uname()、unlink()、utime()、wait()、waitpid()、write()。
书上关于信号处理程序中调用不可重入函数的例子:
#include <stdlib.h> #include <stdio.h> #include <pwd.h>
static void func(int signo) { struct passwd *rootptr; if( ( rootptr = getpwnam( "root" ) ) == NULL ) { err_sys( "getpwnam error" ); } signal(SIGALRM,func); alarm(1); }
int main(int argc, char** argv) { signal(SIGALRM,func); alarm(1); for(;;) { if( ( ptr = getpwnam("sar") ) == NULL ) { err_sys( "getpwnam error" ); } } return 0; }
signal了一个SIGALRM,而后设置一个定时器,在for函数运行期间的某个时刻,也许就是在getpwnam函数运行期间,相应信号发生中断,进入信号处理函数func,在运行func期间又收到alarm发出的信号,getpwnam可能再次中断,这样就很容易发生不可预料的问题。
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不可重入函数不可以在它还没有返回就再次被调用。例如printf,malloc,free等都是不可重入函数。因为中断可能在任何时候发生,例如在printf执行过程中,因此不能在中断处理函数里调用printf,否则printf将会被重入。
函数不可重入大多数是因为在函数中引用了全局变量。例如,printf会引用全局变量stdout,malloc,free会引用全局的内存分配表。
个人理解:如果中断发生的时候,当运行到printf的时候,假设发生了中断嵌套,而此时stdout资源被占用,所以第二个中断printf等待第一个中断的stdout资源释放,第一个中断等待第二个中断返回,造成了死锁,不知这样理解对不对。
不可重入函数指的是该函数在被调用还没有结束以前,再次被调用可能会产生错误。可重入函数不存在这样的问题。 不可重入函数在实现时候通常使用了全局的资源,在多线程的环境下,如果没有很好的处理数据保护和互斥访问,就会发生错误。 常见的不可重入函数有: printf --------引用全局变量stdout malloc --------全局内存分配表 free --------全局内存分配表 在unix里面通常都有加上_r后缀的同名可重入函数版本。如果实在没有,不妨在可预见的发生错误的地方尝试加上保护锁同步机制等等。