linux中可重入函数、不可重入函数

1、结论：可重入函数必然是线程安全函数和异步信号安全函数； 线程安全函数不一定是可重入函数。
例如：strtok是既不可重入的，也不是线程安全的；加锁的strtok不是可重入的，但线程安全。

2、不可重入导致死锁的案例
① 假设函数func()在执行过程中需要访问某个共享资源，因此为了实现线程安全，在使用该资源前加锁，在不需要资源解锁。
② 假设该函数在某次执行过程中，在已经获得资源锁之后，突然有异步信号发生，程序的执行权转交给对应的信号处理函数；
③ 再假设在该信号处理函数中也需要调用函数 func()，那么func()在这次执行中仍会在访问共享资源前试图获得资源锁，然而前一个func()实例已然获得该锁，因此信号处理函数阻塞；另一方面，信号处理函数结束前被信号中断的线程是无法恢复执行的，当然也没有释放资源的机会 ⇒ ⇒ ⇒ 这样就出现了线程和信号处理函数之间的死锁局面。

因此，func()尽管通过加锁的方式能保证线程安全，但是由于函数体对共享资源的访问，因此是非可重入。

我们知道，当捕捉到信号时，不论进程的主控制流程当前执行到哪儿，都会先跳到信号处理函数中执行，从信号处理函数返回后再继续执行主控制流程。信号处理函数是一个单独的控制流程，因为它和主控制流程是异步的，二者不存在调用和被调用的关系，并且使用不同的堆栈空间。

3、不可重入导致插入链表错乱的案例
main函数调用insert函数向一个链表head中插入节点node1，插入操作分为两步，刚做完第一步的时候，因为硬件中断使进程切换到内核，再次回用户态之前检查到有信号待处理，于是切换到sighandler函数，sighandler也调用insert函数向同一个链表head中插入节点node2，插入操作的两步都做完之后从sighandler返回内核态，再次回到用户态就从main函数调用的insert函数中继续往下执行，先前做第一步之后被打断，现在继续做完第二步。结果是，main函数和sighandler先后向链表中插入两个节点，而最后只有一个节点真正插入链表中了。

像上例这样，insert函数被不同的控制流程调用，有可能在第一次调用还没返回时就再次进入该函数，这称为重入，insert函数访问一个全局链表，有可能因为重入而造成错乱，像这样的函数称为不可重入函数，反之，如果一个函数只访问自己的局部变量或参数，则称为可重入（Reentrant）函数。

4、不可重入函数的原因在于：
<1> 已知它们使用静态数据结构
<2> 它们调用malloc和free.
因为malloc通常会为所分配的存储区维护一个链接表，而插入执行信号处理函数的时候，进程可能正在修改此链接表。
<3> 它们是标准IO函数.
因为标准IO库的很多实现都使用了全局数据结构

5、导致insert混乱的原因：非原子操作
在上面的图示例子中，main和sighandler都调用insert函数则有可能出现链表的错乱，其根本原因在于，对全局链表的插入操作要分两步完成，不是一个原子操作（假如这两步操作必定会一起做完，中间不可能被打断，就不会出现错乱了）。

==解释什么是原子操作？==关于原子操作最原始的说法是一条汇编指令能够完成（对于多线程程序来说原子操作可以指加锁后的几个步骤集合），即使是一条C语句也不一定是一个原子操作，比如 a = 5; 如果a是32位的int变量，在32位机上赋值是原子操作（需要4字节对齐），在16位机上就不是（注：一个字节的读写如bool类型，都是原子性的）。

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