编写可重入和线程安全的代码
单线程的进程中仅有一个控制流。这种进程执行的代码无需可重入或线程安全。在多线程的程序中,同一函数或资源可能被多个控制流并发访问。为保护资源完整性,多线程程序编码必须可重入且线程安全。
本节提供了一些编写可重入和线程安全程序的(指导)信息,但不包括编写线程高效程序的主题。线程高效程序是高效并行化的程序,仅可在程序设计中实现。现有的单线程程序可变得线程高效,但这需要完全地重新设计和重写。
理解可重入性和线程安全性
可重入和线程安全与函数处理资源的方式有关。可重入和线程安全是两个相互独立的概念:一个函数可以仅是可重入的,可以仅是线程安全的,可以两者皆是或两者皆不是。
可重入性
可重入函数不能为后续的调用保持静态(或全局)数据,也不能返回指向静态(或全局)数据的指针。函数中用到的所有数据,都应由函数调用者提供(不包括栈上的局部数据)。可重入函数不能调用不可重入的函数。
不可重入的函数经常(但不总是)可以通过其外部接口和用法识别。例如strtok子例程是不可重入的,因为它保存着将被分隔为子串的字符串。ctime也是不可重入的,它返回一个指向静态数据的指针,每次调用都会覆盖这些数据。
线程安全性
线程安全的函数通过“锁”来保护共享资源不被并发地访问。“线程安全”仅关心函数的实现,而不影响其外部接口。
在C中,局部变量在栈上动态分配,因此,任何不使用静态数据和其它共享资源的函数就是最普通的线程安全(函数)。例如,以下函数就是线程安全的:
1 /* thread-safe function */ 2 int diff(int x, int y) 3 { 4 int delta; 5 delta = y - x; 6 if (delta < 0) 7 delta = -delta; 8 return delta; 9 }