【发布时间】：2010-12-14 05:30:44
【问题描述】：
在errno.h 中，这个变量被声明为extern int errno;，所以我的问题是，在一些调用之后检查errno 值是否安全，或者在多线程代码中使用perror()。这是一个线程安全变量吗？如果没有，那还有什么替代方案？
我在 x86 架构上使用带有 gcc 的 linux。
【问题讨论】：
标签： c linux multithreading gcc
【发布时间】：2010-12-14 05:30:44
【问题描述】：
是的，它是线程安全的。在 Linux 上，全局 errno 变量是线程特定的。 POSIX 要求 errno 是线程安全的。
见http://www.unix.org/whitepapers/reentrant.html
在 POSIX.1 中，errno 被定义为 外部全局变量。但是这个 定义是不可接受的 多线程环境，因为它 使用会导致不确定性 结果。问题是两个或 更多线程可能会遇到错误，所有 导致设置相同的 errno。 在这种情况下，线程 之后可能会检查 errno 已经被另一个人更新了 线程。
为了规避结果 非确定性，POSIX.1c 重新定义 errno 作为可以访问的服务 每个线程的错误数如下 （ISO/IEC 9945:1-1996, §2.4）：
某些函数可能会在访问的变量中提供错误号 通过符号 errno。符号 errno 的定义包括 标头，由 C 标准 ... 对于 a 的每个线程 过程中，errno 的值不得 受函数调用的影响或 其他线程对 errno 的赋值。
另见http://linux.die.net/man/3/errno
errno 是线程本地的；在一个线程中设置它不会影响它在任何其他线程中的值。
【讨论】：
-
真的吗？他们什么时候这样做的？当我在做 C 编程时，信任 errno 是个大问题。
-
@vinit: errno 实际上是在 bits/errno.h 中定义的。读取包含文件中的 cmets。它说：“声明 `errno' 变量，除非它被 bits/errno.h 定义为宏。在 GNU 中就是这种情况，它是每个线程的变量。使用宏的重新声明仍然有效，但它将是一个没有原型的函数声明，可能会触发 -Wstrict-prototypes 警告。”
-
@vinit，它已经为你声明了。你不需要做任何事情。
extern int errno变量声明包含在#ifndef errno条件中，这将是错误的，因为 errno 已在 bits/errno.h 中定义为宏。 -
如果您使用的是 Linux 2.6，则无需执行任何操作。刚开始编程。 :-)
-
@vinit dhatrak 应该有
# if !defined _LIBC || defined _LIBC_REENTRANT，编译普通程序时没有定义_LIBC。无论如何，运行 echo#include <errno.h>' | gcc -E -dM -xc -并查看使用和不使用 -pthread 的区别。在这两种情况下，errno 都是#define errno (*__errno_location ())。
是的
Errno 不再是一个简单的变量，它在幕后是复杂的，特别是它是线程安全的。
见$ man 3 errno:
ERRNO(3) Linux Programmer’s Manual ERRNO(3)
NAME
errno - number of last error
SYNOPSIS
#include <errno.h>
DESCRIPTION
...
errno is defined by the ISO C standard to be a modifiable lvalue of
type int, and must not be explicitly declared; errno may be a macro.
errno is thread-local; setting it in one thread does not affect its
value in any other thread.
我们可以仔细检查：
$ cat > test.c
#include <errno.h>
f() { g(errno); }
$ cc -E test.c | grep ^f
f() { g((*__errno_location ())); }
$
【讨论】：
在errno.h中，这个变量被声明为extern int errno；
这是 C 标准所说的：
宏
errno不必是对象的标识符。它可能会扩展为函数调用产生的可修改左值（例如，*errno()）。
一般来说，errno 是一个宏，它调用一个函数，返回当前线程的错误号地址，然后取消引用它。
这是我在 Linux 上的内容，位于 /usr/include/bits/errno.h：
/* Function to get address of global `errno' variable. */
extern int *__errno_location (void) __THROW __attribute__ ((__const__));
# if !defined _LIBC || defined _LIBC_REENTRANT
/* When using threads, errno is a per-thread value. */
# define errno (*__errno_location ())
# endif
最后生成这样的代码：
> cat essai.c
#include <errno.h>
int
main(void)
{
errno = 0;
return 0;
}
> gcc -c -Wall -Wextra -pedantic essai.c
> objdump -d -M intel essai.o
essai.o: file format elf32-i386
Disassembly of section .text:
00000000 <main>:
0: 55 push ebp
1: 89 e5 mov ebp,esp
3: 83 e4 f0 and esp,0xfffffff0
6: e8 fc ff ff ff call 7 <main+0x7> ; get address of errno in EAX
b: c7 00 00 00 00 00 mov DWORD PTR [eax],0x0 ; store 0 in errno
11: b8 00 00 00 00 mov eax,0x0
16: 89 ec mov esp,ebp
18: 5d pop ebp
19: c3 ret
【讨论】：
是的，正如errno man page 和其他回复中所解释的，errno 是线程局部变量。
然而，有一个很容易被遗忘的愚蠢细节。程序应该在任何执行系统调用的信号处理程序上保存和恢复 errno。这是因为信号将由可能覆盖其值的进程线程之一处理。
因此，信号处理程序应该保存和恢复 errno。比如：
void sig_alarm(int signo)
{
int errno_save;
errno_save = errno;
//whatever with a system call
errno = errno_save;
}
【讨论】：
-
禁止→忘记了我想。您能否提供此系统调用保存/恢复详细信息的参考？
-
嗨 Craig，感谢您提供有关错字的信息，现在已更正。关于另一个问题，我不确定我是否正确理解您的要求。在信号处理程序中修改 errno 的任何调用都可能干扰被中断的同一线程使用的 errno（例如，在 sig_alarm 中使用 strtol）。对吗？
这是来自我 Mac 上的 <sys/errno.h>：
#include <sys/cdefs.h>
__BEGIN_DECLS
extern int * __error(void);
#define errno (*__error())
__END_DECLS
所以errno 现在是一个函数__error()。该函数被实现为线程安全的。
【讨论】：
我们可以通过在机器上运行一个简单的程序来检查。
#include <stdio.h>
#include <pthread.h>
#include <errno.h>
#define NTHREADS 5
void *thread_function(void *);
int
main()
{
pthread_t thread_id[NTHREADS];
int i, j;
for(i=0; i < NTHREADS; i++)
{
pthread_create( &thread_id[i], NULL, thread_function, NULL );
}
for(j=0; j < NTHREADS; j++)
{
pthread_join( thread_id[j], NULL);
}
return 0;
}
void *thread_function(void *dummyPtr)
{
printf("Thread number %ld addr(errno):%p\n", pthread_self(), &errno);
}
运行这个程序，你可以看到每个线程中 errno 的不同地址。在我的机器上运行的输出看起来像：-
Thread number 140672336922368 addr(errno):0x7ff0d4ac0698
Thread number 140672345315072 addr(errno):0x7ff0d52c1698
Thread number 140672328529664 addr(errno):0x7ff0d42bf698
Thread number 140672320136960 addr(errno):0x7ff0d3abe698
Thread number 140672311744256 addr(errno):0x7ff0d32bd698
请注意，所有线程的地址都不同。
【讨论】：
-
虽然在手册页（或 SO 上）查找它更快，但我喜欢你花时间来验证它。 +1。
在许多 Unix 系统上，使用 -D_REENTRANT 进行编译可确保 errno 是线程安全的。
例如：
#if defined(_REENTRANT) || _POSIX_C_SOURCE - 0 >= 199506L
extern int *___errno();
#define errno (*(___errno()))
#else
extern int errno;
/* ANSI C++ requires that errno be a macro */
#if __cplusplus >= 199711L
#define errno errno
#endif
#endif /* defined(_REENTRANT) */
【讨论】：
-
我猜您不必使用
-D_REENTRANT显式编译代码。请参阅有关同一问题的其他答案的讨论。 -
@Vinit：这取决于你的平台——在 Linux 上，你可能是正确的；在 Solaris 上，只有将 _POSIX_C_SOURCE 设置为 199506 或更高版本 - 可能通过使用
-D_XOPEN_SOURCE=500或-D_XOPEN_SOURCE=600，您才是正确的。不是每个人都费心确保指定了 POSIX 环境 - 然后-D_REENTRANT可以保存你的培根。但是您仍然必须小心 - 在每个平台上 - 以确保获得所需的行为。 -
是否有一份文档指出支持此功能的标准（即：C99、ANSI 等）或至少哪些编译器（即：GCC 版本及更高版本），以及是否支持是默认的吗？谢谢。
-
您可以查看 C11 标准，或查看 POSIX 2008 (2013) 以获取 errno。 C11 标准说： ... 和
errno扩展为具有类型int和线程本地存储持续时间的可修改左值 (201)，其值由多个库设置为正错误号职能。如果为了访问实际对象而禁止宏定义，或者程序定义名称为errno的标识符，则行为未定义。 [...继续...] -
[...continuation...] 脚注 201 说：宏
errno不必是对象的标识符。它可能会扩展为函数调用产生的可修改左值（例如，*errno()）。 正文继续：程序启动时初始线程中 errno 的值为零（初始值其他线程中的 errno 是一个不确定的值），但任何库函数都不会将其设置为零。 POSIX 使用不识别线程的 C99 标准。 [...还继续...]
我认为答案是“视情况而定”。如果您使用正确的标志构建线程代码，线程安全的 C 运行时库通常将 errno 实现为函数调用（宏扩展为函数）。
【讨论】：
-
@Timo，是的，你说得对，请参阅其他答案的讨论，如果有任何遗漏，请告知。