可重入

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若一个程序子程序可以“安全的被并行执行(Parallel computing)”,则称其为可重入(reentrant或re-entrant)的。即当该子程序正在运行时,可以再次进入并执行它(并行执行时,个别的执行结果,都符合设计时的预期)。若一个函数是可重入的,则该函数:

  • 不能含有静态(全局)非常量数据。
  • 不能返回静态(全局)非常量数据的地址。
  • 只能处理由调用者提供的数据。
  • 不能依赖于单实例模式资源的锁。
  • 不能调用(call)不可重入的函数(有呼叫(call)到的函数需满足前述条件)。

多“用户/对象/进程优先级”以及多进程,一般会使得对可重入代码的控制变得复杂。同时,IO代码通常不是可重入的,因为他们依赖于像磁盘这样共享的、单独的(类似编程中的静态(Static)、全域(Global))资源。

可重入性是函数编程语言的关键特性之一。


可重入与线程安全两个概念都关系到函数处理资源的方式。但是,他们有一定的区别。可重入概念会影响函数的外部接口,而线程安全只关心函数的实现。

  • 大多数情况下,要将不可重入函数改为可重入的,需要修改函数接口,使得所有的数据都通过函数的调用者提供。
  • 要将非线程安全的函数改为线程安全的,则只需要修改函数的实现部分。一般通过加入同步机制以保护共享的资源,使之不会被几个线程同时访问。

线程安全与可重入性是两个不同性质的概念:可重入函数未必是线程安全的;线程安全函数未必是可重入的。例如,一个函数打开某个文件并读入数据。这个函数是可重入的,因为它的多个实例同时执行不会造成冲突;但它不是线程安全的,因为在它读入文件时可能有别的线程正在修改该文件,为了线程安全必须对文件加“同步锁”。另一个例子,函数在它的函数体内部访问共享资源使用了加锁、解锁操作,所以它是线程安全的,但是却不可重入。因为若该函数一个实例运行到已经执行加锁但未执行解锁时被停下来,系统又启动该函数的另外一个实例,则新的实例在加锁处将转入等待。如果该函数是一个中断处理服务,在中断处理时又发生新的中断将导致资源死锁。




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。


问题1,如何编写可重入的函数?

  答:在函数体内不访问那些全局变量,不使用静态局部变量,坚持只使用局部变量,写出的函数就将是可重入的。如果必须访问全局变量,记住利用互斥信号量来保护全局变量。

问题2,如何将不可重入改成可重入函数?

  如何将一个不可重入的函数改写成可重入的函数?
  答:把一个不可重入函数变成可重入的唯一方法是用可重入规则来重写它。其实很简单,只要遵守了几条很容易理解的规则,那么写出来的函数就是可重入的。
  1) 不要使用全局变量。因为别的代码很可能覆盖这些变量值。
  2) 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”。
  3) 不能调用其它任何不可重入的函数。
  4) 谨慎使用堆栈。最好先在使用前先OS_ENTER_KERNAL。
  堆栈操作涉及内存分配,稍不留神就会造成益出导致覆盖其他任务的数据,所以,请谨慎使用堆栈!最好别用!很多黑客程序就利用了这一点以便系统执行非法代码从而轻松获得系统控制权。还有一些规则,总之,时刻记住一句话:保证中断是安全的!



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