【总结】可重入函数

概要

可重入函数,顾名思义,就是多次调用,执行的结果是一致的。

在单任务或单线程且没有中断的系统中,程序是顺序执行的,就不存在可重入性的问题。
而在多任务或多线程的系统中,多任务可以同时调用同一函数,即正在执行的函数可能被打断,
如果能够保证打断后,继续执行的结果与未被打断执行的结果保持一致,函数即具有可重入性;
相反,函数不具有可重入性。

可重入函数例子

    void strcpy(char *lpszDest, char *lpszSrc) {
        while(*lpszDest++=*lpszSrc++);
        *dest=0;
    }

特点

  1. 函数中使用了静态数据或全局数据

例1:

void SwapChar2(char *lpcX,char *lpcY) {
    static char cTemp;//静态局部变量
    cTemp=*lpcX;
    *lpcX=*lpcY;
    lpcY=cTemp;//使用了静态局部变量
}

例2:

char cTemp;//全局变量
void SwapChar1(char *lpcX, char *lpcY) {
    cTemp=*lpcX;
    *lpcX=*lpcY;
    lpcY=cTemp;//访问了全局变量
}
  1. 函数中使用了malloc()或者free()函数
    malloc/free是不可重入的,它们使用全局变量来只向空闲区

  2. 函数内使用了标准的I/O函数
    标准I/O函数中,很多使用了全局变量

  3. 进行了浮点运算
    许多的处理器/编译器,浮点运算都是不可重入的

如何预防

在函数内不使用静态变量或全局变量,坚持只使用静态变量,如果必须访问全局变量,需要利用信号量的进行保护。
在函数内不使用任何不可重入的函数。

参考

  1. 可重入函数
  2. 什么是可重入函数
  3. Linux中的可重入函数和不可重入函数
  4. 编写重入和线程安全代码
  5. 什么是可重入函数与不可重入函数?可重入函数分析
  6. 什么是可重入函数和不可重入函数
<think>好的,我现在需要回答用户关于可重入函数的问题。首先,我要确保自己正确理解可重入函数的定义、特点以及作用。可重入函数在编程中确实是一个重要的概念,尤其是在多线程或并发环境中。 首先,我记得可重入函数指的是可以被多个任务或线程同时调用而不会产生副作用的函数。也就是说,无论何时被中断,再次进入该函数时都能正确执行。这可能涉及到函数内部不使用静态变量、不依赖全局数据,或者通过其他方式保证线程安全。 接下来,我需要确认可重入函数的具体定义。根据之前学过的知识,可重入函数通常满足以下几点:不使用静态或全局的非恒定数据,不调用不可重入函数,不修改自身代码(比如自修改代码),并且通过参数传递所有数据。这样可以确保每次调用都是独立的,不会互相干扰。 然后,作用方面,可重入函数主要用于多线程环境、中断处理程序、信号处理函数等需要并发执行的场景。例如,在操作系统的中断服务例程中,如果调用了不可重入函数,可能会导致数据不一致或程序崩溃,而可重入函数则可以安全使用。 用户可能还想知道可重入函数与线程安全函数的区别。虽然两者相关,但并非完全相同。线程安全函数通过同步机制(如互斥锁)保证多线程安全,而可重入函数则不依赖这些机制,仅通过自身设计避免竞争条件。因此,所有可重入函数都是线程安全的,但反过来不一定成立。 另外,需要举例说明。例如,一个函数如果仅操作局部变量和参数,不涉及全局或静态数据,通常是可重入的。而如果函数使用了全局变量或静态变量,则需要通过同步机制或重新设计来使其可重入。 可能用户的问题还包括如何将不可重入函数转换为可重入函数。这通常涉及替换全局变量为参数传递,使用线程本地存储(TLS),或者避免共享资源的使用。例如,C标准库中的strtok函数是不可重入的,因为它使用静态缓冲区,而strtok_r则是其可重入版本,通过传递额外的指针参数来维护状态。 还需要注意,可重入函数可能对性能有一定影响,因为需要避免共享数据,可能增加参数传递或内存使用。但在并发环境中,这种开销通常是值得的,以确保正确性和稳定性。 最后,总结可重入函数的关键点:独立的数据空间、不依赖外部状态、避免副作用,以及适用于高并发场景。这些信息需要以清晰的结构传达给用户,同时引用相关资料来支持解释。</think>### 可重入函数的定义及作用 #### 定义 **可重入函数**(Reentrant Function)是指在多线程、中断或递归等场景下,能够被多个执行流(如线程、信号处理函数)同时调用而不会产生数据冲突或副作用的函数。其核心特征包括: 1. **不依赖全局或静态变量**:仅使用局部变量或通过参数传递数据[^1]。 2. **不调用不可重入函数**:例如,避免调用依赖全局状态的函数(如某些标准库函数)。 3. **无副作用**:执行结果仅取决于输入参数,不修改外部状态。 #### 作用 1. **线程安全**:支持多线程并发调用,避免数据竞争。 2. **中断安全**:适用于中断处理函数(ISR),确保中断嵌套时逻辑正确。 3. **递归支持**:可安全用于递归调用,不因多次调用破坏数据。 #### 示例:可重入 vs 不可重入 ```c // 不可重入函数:依赖静态变量 int counter() { static int count = 0; // 静态变量导致不可重入 return ++count; } // 可重入函数:通过参数维护状态 int reentrant_counter(int* count) { return ++(*count); // 状态通过参数传递 } ``` #### 实现原则 - **数据隔离**:使用局部变量或参数传递数据。 - **避免共享资源**:如必须使用共享资源,需通过同步机制(如原子操作)保护。 - **明确依赖**:显式声明所有输入和输出,不依赖隐藏状态。
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