由localtime引发的函数可重入问题

最新推荐文章于 2024-08-13 15:38:52 发布

关中娃

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分类专栏： C语言

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本文探讨了C/C++中time和localtime函数的工作原理及其线程安全性问题，并介绍了如何编写可重入函数，避免数据竞争导致的问题。

摘要生成于 C知道，由 DeepSeek-R1 满血版支持，前往体验 >

一、先看一个例子

#include<time.h>
#include <windows.h>
int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])
{
	time_t now;
	struct tm *tmStart, *tmEnd;
	if(time(&now)==-1)//函数time返回月历值（格式 struct tm）。若参数是0，函数返回该值，否则将转换的结果保存在参数中。失败返回-1
		return -1;
	tmStart = localtime(&now);//把从1970-1-1零点零分到当前时间系统所偏移的秒数时间，转换为本地tm结构体的日历时间
	Sleep(7);//linux下Sleep改为sleep
	if(time(&now)==-1)
		return -1;
	tmEnd = localtime(&now);
	//按照预先的想法，tmStart比tmEnd的时间近似1897秒，可是结果并不是我们想要的！！！
	printf("tmStart时间为：\t%s", asctime(tmStart));
	printf("tmEnd时间为：\t%s", asctime(tmEnd));
	getchar();
	return 0;
}

结果是：

（1）在windows、visual studio2010中的结果

（2）在linux、eclipse下的测试结果：

在linux下man localtime截取到的内容是：

注意到：
（1）The four functions asctime(), ctime(), gmtime() and localtime() return a pointer to static data and hence are not thread-safe.
这几个函数非线程安全的，线程安全的版本是在各函数后面加_r;
（2）The asctime(), ctime(), gmtime(), and localtime() functions shall return values in one of two static objects: a broken-down time structure
and an array of type char.即返回值保存在静态对象中。
二、不可重入函数
从以上例子的现象可以看出，tmStart指向的内容在后面的localtime中被改变了。也就是使用这种方法，前面的时间丢失了。
同样的问题若出在多线程中程序，自然出现不可预料的结果。
在实时系统中不可重入函数被认为是不安全的函数。
满足下列条件的函数多数是不可重入的：
（1）函数体内使用了静态的数据结构；
（2）函数体内调用了malloc()或者free()函数；
（3）函数体内调用了标准I/O函数。
对于这种函数在处理时需要注意：当然最好使用线程安全的函数！
（1）对于这个例子，可以把tmStart的结果拷贝出来。使的该指针不在与localtime关联。
如：struct tm tmStart_pre;
memcpy(&tmStart_pre,tmStart,sizeof(struct tm));

（2）通过关中断、信号量（即P、V操作）等手段对其加以保护。

三、编写可重入的函数
（1）受保护的全局变量和静态变量
（2）尽量使用局部变量（例如寄存器、堆栈中的变量）；
（3）在和硬件发生交互的时候，切记执行类似disinterrupt()之类的操作，就是关闭硬件中断。完成交互记得打开中断，在有些系列上，这叫做“进入/退出核心”。
（4）不能调用其它任何不可重入的函数。
（5）谨慎使用堆栈。

四、与之类似的函数inet_ntoa

void main()
{
	struct in_addr b1,b2;
	b1.s_addr = inet_addr("192.168.1.5");//将一个点分十进制的IP转换成一个长整数型数
	b2.s_addr = inet_addr("192.168.1.87");
	char*s1 = inet_ntoa(b1);//将一个in_addr格式的IP转换成一个互联网标准点分格式的字符串
	char*s2 = inet_ntoa(b2);
	//当上两句执行完毕之后，s1和s2指向相同的地址，这跟localtime类似
}

man inet_ntoa可以看到对它的解释：
The inet_ntoa() function converts the Internet host address in, given in network byte order, to a string in IPv4 dotted-decimal notation. The string is returned in a stati-cally allocated buffer, which subsequent calls will overwrite.