線程安全問(wèn)題

基本定義

線程安全：簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)線程安全就是多個(gè)線程并發(fā)執(zhí)行同一段代碼時(shí)，不會(huì)出現(xiàn)不同的結(jié)果，我們就可以說(shuō)該線程是安全的；

線程不安全：如果多線程并發(fā)執(zhí)行時(shí)會(huì)產(chǎn)生不同的結(jié)果，則該線程就是不安全的。

線程安全產(chǎn)生的原因：大多是因?yàn)閷?duì)全局變量和靜態(tài)變量的操作。

常見(jiàn)的線程不安全的函數(shù)：

(1)不保護(hù)共享變量的函數(shù)

(2)函數(shù)狀態(tài)隨著被調(diào)用，狀態(tài)發(fā)生變化的函數(shù)

(3)返回指向靜態(tài)變量指針的函數(shù)

(4)調(diào)用線程不安全函數(shù)的函數(shù)

常見(jiàn)的線程安全的情況

(1)每個(gè)線程對(duì)全局變量或者靜態(tài)變量只有讀取的權(quán)限，而沒(méi)有寫(xiě)入的權(quán)限，一般來(lái)說(shuō)這些線程是安全的；

(2)類或者接口對(duì)于線程來(lái)說(shuō)都是原子操作；

(3)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；

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代碼演示

#include<stdio.h> #include<pthread.h>int value=0;void* func(void* arg){int i=0;while(i<10000){int tmp=value;value=i;printf("value is %d\n",value);value=tmp+1;i++;} }int main() {pthread_t id1,id2;pthread_create(&id1,NULL,func,NULL);pthread_create(&id2,NULL,func,NULL);pthread_join(id1,NULL);pthread_join(id2,NULL);printf("value is %d\n",value);return 0; }

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運(yùn)行結(jié)果（可見(jiàn)在存在線程安全時(shí)得到的結(jié)果并不是我們所期待的）：

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可重入函數(shù)

基本定義

重入：同一個(gè)函數(shù)被不同的執(zhí)行流調(diào)用，當(dāng)前一個(gè)流程還沒(méi)有執(zhí)行完，就有其他的進(jìn)程已經(jīng)再次調(diào)用（執(zhí)行流之間的相互嵌套執(zhí)行）；

可重入：多個(gè)執(zhí)行流反復(fù)執(zhí)行一個(gè)代碼，其結(jié)果不會(huì)發(fā)生改變，通常訪問(wèn)的都是各自的私有棧資源；

不可重入：多個(gè)執(zhí)行流反復(fù)執(zhí)行一段代碼時(shí)，其結(jié)果會(huì)發(fā)生改變；

可重入函數(shù)：當(dāng)一個(gè)執(zhí)行流因?yàn)?strong>異常或者被內(nèi)核切換而中斷正在執(zhí)行的函數(shù)而轉(zhuǎn)為另外一個(gè)執(zhí)行流時(shí)，當(dāng)后者的執(zhí)行流對(duì)同一個(gè)函數(shù)的操作并不影響前一個(gè)執(zhí)行流恢復(fù)后執(zhí)行函數(shù)產(chǎn)生的結(jié)果；

不可重入函數(shù)：當(dāng)程序運(yùn)行到某一個(gè)函數(shù)的時(shí)候，可能因?yàn)橛布袛嗷蛘弋惓６沟迷谟脩粽趫?zhí)行的代碼暫時(shí)終端轉(zhuǎn)而進(jìn)入你內(nèi)核，這個(gè)時(shí)候如有一個(gè)信號(hào)需要被處理，而處理的這個(gè)信號(hào)的時(shí)候又會(huì)重新調(diào)用剛才中斷的函數(shù)，如果函數(shù)內(nèi)部有一個(gè)全局變量需要被操作，那么，當(dāng)信號(hào)處理完成之后重新返回用戶態(tài)恢復(fù)中斷函數(shù)的上下文再次繼續(xù)執(zhí)行的時(shí)候，對(duì)同一個(gè)全局變量的操作結(jié)果可能就會(huì)發(fā)生改變而并不如我們預(yù)期的那樣，這樣的函數(shù)被稱為不可重入函數(shù)。例如在進(jìn)行鏈表的插入時(shí)，插入函數(shù)訪問(wèn)一個(gè)全局鏈表,有可能因?yàn)橹厝攵斐慑e(cuò)亂。

可重入函數(shù)滿足條件

(1)不使用全局變量或靜態(tài)變量；
(2)不使用用malloc或者new開(kāi)辟出的空間；
(3)不調(diào)用不可重入函數(shù)；
(4)不返回靜態(tài)或全局?jǐn)?shù)據(jù)，所有數(shù)據(jù)都有函數(shù)的調(diào)用者提供；
(5)使用本地?cái)?shù)據(jù)，或者通過(guò)制作全局?jǐn)?shù)據(jù)的本地拷貝來(lái)保護(hù)全局?jǐn)?shù)據(jù)；

不可重入函數(shù)符合以下條件之一

(1)調(diào)用了malloc/free函數(shù)，因?yàn)閙alloc函數(shù)是用全局鏈表來(lái)管理堆的。
(2)調(diào)用了標(biāo)準(zhǔn)I/O庫(kù)函數(shù)，標(biāo)準(zhǔn)I/O庫(kù)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)。
(3)可重入體內(nèi)使用了靜態(tài)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。

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可重入函數(shù)分類

(1)顯式可重入函數(shù)

如果所有函數(shù)的參數(shù)都是傳值傳遞的（沒(méi)有指針），并且所有的數(shù)據(jù)引用都是本地的自動(dòng)棧變量（也就是說(shuō)沒(méi)有引用靜態(tài)或全局變量），那么函數(shù)就是顯示可重入的，也就是說(shuō)不管如何調(diào)用，我們都可斷言它是可重入的。

(2)隱式可重入函數(shù)

可重入函數(shù)中的一些參數(shù)是引用傳遞（使用了指針），也就是說(shuō)，在調(diào)用線程小心地傳遞指向非共享數(shù)據(jù)的指針時(shí)，它才是可重入的。
可重入函數(shù)可以有多余一個(gè)任務(wù)并發(fā)使用，而不必?fù)?dān)心數(shù)據(jù)錯(cuò)誤，相反，不可重入函數(shù)不能由超過(guò)一個(gè)任務(wù)所共享，除非能確保函數(shù)的互斥（或者使用信號(hào)量，或者在 代碼的關(guān)鍵部分禁用中斷）。可重入函數(shù)可以在任意時(shí)刻被中斷，稍后再繼續(xù)運(yùn)行，不會(huì)丟失數(shù)據(jù)，可重入函數(shù)要么使用本地變量，要么在使用全局變量時(shí)保護(hù)自己 的數(shù)據(jù)。

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代碼演示：

#include<stdio.h> #include<signal.h>int value=0;void fun(){int i=0;while(i++<5){value++;printf("value is %d\n",value);sleep(1);} }int main() {signal(2,fun);fun();printf("the value is %d\n",value);return 0; }

運(yùn)行結(jié)果對(duì)比：

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可重入函數(shù)與線程安全的區(qū)別與聯(lián)系

聯(lián)系：

函數(shù)可以是可重入的，是線程安全的，或者二者皆是，或者二者皆非。不可重入的函數(shù)不能由多個(gè)線程使用。另外，或許不可能讓某個(gè)不可重入的函數(shù)是線程安全的。

區(qū)別：

(1)可重入函數(shù)是線程安全函數(shù)的一種，其特點(diǎn)在于它們被多個(gè)線程調(diào)用時(shí)，不會(huì)引用任何共享數(shù)據(jù)。
(2)線程安全是在多個(gè)線程情況下引發(fā)的，而可重入函數(shù)可以在只有一個(gè)線程的情況下來(lái)說(shuō)。
(3)線程安全不一定是可重入的，而可重入函數(shù)則一定是線程安全的。
(4)如果一個(gè)函數(shù)中有全局變量，那么這個(gè)函數(shù)既不是線程安全也不是可重入的。
(5)如果將對(duì)臨界資源的訪問(wèn)加上鎖，則這個(gè)函數(shù)是線程安全的，但如果這個(gè)重入函數(shù)若鎖還未釋放則會(huì)產(chǎn)生死鎖，因此是不可重入的。
(6)線程安全函數(shù)能夠使多個(gè)不同線程訪問(wèn)同一塊地址空間，而可重入函數(shù)要求不同的執(zhí)行流對(duì)數(shù)據(jù)的操作互不影響使結(jié)果是相同的。

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的14.线程安全？线程不安全？可重入函数？不可重入函数？的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。

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