线程安全函数是什么

什么是线程安全？

        一个函数被多个并发线程反复调用时，它会一直产生正确的结果，则该函数是线程安全函数。

那么什么又是可重入函数？

        当一个函数在被一个线程调用时，可以允许被其他线程再调用。即两个函数“同时”发生。则该函数是可重入函数。

 

所以，显而易见，如果一个函数是可重入的，那么它肯定是线程安全的。但反之未然，一个函数是线程安全的，却未必是可重入的。比如我们在一个函数中调用到了一个全局变量NUM用来标记某一东西的数量。学个操作系统的同学都知道，如果我们在修改它的值的时候发生了中断，两一个函数又对他进行了修改，此时该变量的值会出错。这种函数就是线程不安全函数。他是属于没有保护共享变量的线程不安全函数。在单线程时运行毫无问题，但一旦放到多线程中就容易出bug。但如果我们在修改这个全局变量NUM前对他进行加锁，再操作完后再进行解锁。这样即使有两个线程在调用这个函数，其结果也不会出问题。此时，这个函数就是线程安全函数。但他依旧不是可重入函数。因为他不能保证两个函数“同时”运行，必须等待解锁后才能运行。而我们在平时开发中应该尽量编写可重入的函数。 如下图：

 

 

线程不安全函数主要分为以下四大类：

第一类：不保护共享变量的函数，

a, 函数中访问全局变量和堆。

共享变量在多线程中是共享数据比如全局变量和堆，如果不保护共享变量，多线程时会出bug。

可以通过同步机制来保护共享数据，比如加锁。

第二类：函数中分配，重新分配释放全局资源。

与上面第一点基本相同，通过加锁可解决

第三类：返回指向静态变量的指针的函数，函数中通过句柄和指针的不直接访问。

比如，我们要计算a,b两个变量的和，于是将a，b的指针传入某一个函数，然而此时可能有另一个线程改变了a,b的值，此时在函数中我们通过地址取到的两个数的值已经改变了，所以计算出的结果也就是错的了。

又比如某些函数（如gethostbyname）将计算结果放在静态结构中，并返回一个指向这个结构的指针。在多线程中一个线程调用的结构可能被另一个线程覆盖。可以通过重写函数和加锁拷贝技术来消除。加锁拷贝技术指在每个位置对互斥锁加锁，调用线程不安全函数，动态的为结果分配存储器，拷贝函数返回的结构，然后解锁。

第四类：调用线程不安全函数
常见的系统线程不安全函数：

线程不安全函数	线程不安全 类	unix线程安全版本
rand	2	rand_r
strtok	2	strtok_r
asctime	3	asctime_r
ctime	3	ctime_r
gethostbyaddr	3	gethostbyaddr_r
geyhostbyname	3	gethostbyname_r
inet_ntoa	3
localtime	3	localtime_r

UNIX环境高级编程列出 POSIX.1规范中的非线程安全的函数：

 

asctime	ecvt	gethostent	getutxline	putc_unlocked
basename	encrypt	getlogin	gmtime	putchar_unlocked
catgets	endgrent	getnetbyaddr	hcreate	putenv
crypt	endpwent	getnetbyname	hdestroy	pututxline
ctime	endutxent	getopt	hsearch	rand
dbm_clearerr	fcvt	getprotobyname	inet_ntoa	readdir
dbm_close	ftw	getprotobynumber	L64a	setenv
dbm_delete	getcvt	getprotobynumber	lgamma	setgrent
dbm_error	getc_unlocked	getprotoent	lgammaf	setkey
dbm_fetch	getchar_unlocked	getpwent	lgammal	setpwent
dbm_firstkey	getdate	getpwnam	localeconv	setutxent
dbm_nextkey	getenv	getpwuid	lrand48	strerror
dbm_open	getgrent	getservbyname	mrand48	strtok
dbm_store	getgrgid	getservbyport	nftw	ttyname
dirname	getgrnam	getservent	nl_langinfo	unsetenv
dlerror	gethostbyaddr	getutxent	ptsname	wcstombs
drand48	gethostbyname	getutxid	ptsname	ectomb

目前大部分上述函数目前已经有了对应的线程安全版本的实现，例如：针对 getpwnam的 getpwnam_r()，( 这里的 _r表示可重入 (reentrant)，如前所述，可重入的函数都是线程安全的）。在多线程软件开发中，如果需要使用到上所述函数，应优先使用它们对应的线程安全版本。

 

因此在编写线程安全函数时，要注意两点：

• 1, 减少对临界资源的依赖，尽量避免访问全局变量，静态变量或其它共享资源，如果必须要使用共享资源，所有使用到的地方必须要进行互斥锁 (Mutex) 保护；
• 2, 线程安全的函数所调用到的函数也应该是线程安全的，如果所调用的函数不是线程安全的，那么这些函数也必须被互斥锁 (Mutex) 保护；

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