关于线程和不可重入函数的问题,谢谢各位前辈的帮助! 10C
 #include <stdlib.h>
#include <pthread.h>
#include <stdio.h>

struct msg {
    struct msg *next;
    int num;
};

struct msg *head;
pthread_cond_t has_product = PTHREAD_COND_INITIALIZER;
pthread_mutex_t lock = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;

void *consumer(void *p)
{
    struct msg *mp;

    for (;;) {
        pthread_mutex_lock(&lock);
        while (head == NULL)
            pthread_cond_wait(&has_product, &lock);
        mp = head;
        head = mp->next;
        pthread_mutex_unlock(&lock);
        printf("Consume %d\n", mp->num);
**      free(mp);**
        sleep(rand() % 5);
    }
}

void *producer(void *p)
{
    struct msg *mp;
    for (;;) {
        mp = malloc(sizeof(struct msg));
        mp->num = rand() % 1000 + 1;
        printf("Produce %d\n", mp->num);
        pthread_mutex_lock(&lock);
        mp->next = head;
        head = mp;
        pthread_mutex_unlock(&lock);
        pthread_cond_signal(&has_product);
        sleep(rand() % 5);
    }
}

int main(int argc, char *argv[]) 
{
    pthread_t pid, cid;  

    srand(time(NULL));
    pthread_create(&pid, NULL, producer, NULL);
    pthread_create(&cid, NULL, consumer, NULL);
    pthread_join(pid, NULL);
    pthread_join(cid, NULL);
    return 0;
}

这是我在linux一站式编程上看到的例子,但之前我看到不可重入函数的概念,并

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。

消费者和生产者也属于不可重入函数,为何该函数中的free和malloc没有框在锁内,这样是否导致不可重入性,我理解的线程自然是可重入的。请问是书上例子错了还是我理解错了。谢谢各位,或者说可能是我混淆了某些概念。

3个回答

重入一般可以理解为一个函数在同时多次调用,例如操作系统在进程调度过程中,或者单片机、处理器等的中断的时候会发生重入的现象。
一般浮点运算都是由专门的硬件来完成,举个例子假设有个硬件寄存器名字叫做FLOAT,用来计算和存放浮点数的中间运算结果
假设有这么个函数
void fun()
{
//...这个函数对FLOAT寄存器进行操作
}
假如第一次执行,有个对浮点数操作运算的结果临时存在FLOAT寄存器中,而就在这时被中断了,而中断函数或者另一个进程也调用fun函数,这时第二次调用的fun函数在执行的过程中就会破坏第一次FLOAT寄存器中的结果,这样当返回到第一次fun函数的时候,结果就不正确了。

可以把fun函数理解为printf()函数。
赞同

(转)可重入和不可重入
2011-10-04 21:38
这种情况出现在多任务系统当中,在任务执行期间捕捉到信号并对其进行处理时,进程正在执行的指令序列就被信号处理程序临时中断。如果从信号处理程序返回,则继续执行进程断点处的正常指令序列,从重新恢复到断点重新执行的过程中,函数所依赖的环境没有发生改变,就说这个函数是可重入的,反之就是不可重入的。
众所周知,在进程中断期间,系统会保存和恢复进程的上下文,然而恢复的上下文仅限于返回地址,cpu寄存器等之类的少量上下文,而函数内部使用的诸如全局或静态变量,buffer等并不在保护之列,所以如果这些值在函数被中断期间发生了改变,那么当函数回到断点继续执行时,其结果就不可预料了。打个比方,比如malloc,将如一个进程此时正在执行malloc分配堆空间,此时程序捕捉到信号发生中断,执行信号处理程序中恰好也有一个malloc,这样就会对进程的环境造成破坏,因为malloc通常为它所分配的存储区维护一个链接表,插入执行信号处理函数时,进程可能正在对这张表进行操作,而信号处理函数的调用刚好覆盖了进程的操作,造成错误。
满足下面条件之一的多数是不可重入函数:
(1)使用了静态数据结构;
(2)调用了malloc或free;
(3)调用了标准I/O函数;标准io库很多实现都以不可重入的方式使用全局数据结构。
(4)进行了浮点运算.许多的处理器/编译器中,浮点一般都是不可重入的 (浮点运算大多使用协处理器或者软件模拟来实现。

1) 信号处理程序A内外都调用了同一个不可重入函数B;B在执行期间被信号打断,进入A (A中调用了B),完事之后返回B被中断点继续执行,这时B函数的环境可能改变,其结果就不可预料了。
2) 多线程共享进程内部的资源,如果两个线程A,B调用同一个不可重入函数F,A线程进入F后,线程调度,切换到B,B也执行了F,那么当再次切换到线程A时,其调用F的结果也是不可预料的。
在信号处理程序中即使调用可重入函数也有问题要注意。作为一个通用的规则,当在信号处理程序中调用可重入函数时,应当在其前保存errno,并在其后恢复errno。(因为每个线程只有一个errno变量,信号处理函数可能会修改其值,要了解经常被捕捉到的信号是SIGCHLD,其信号处理程序通常要调用一种wait函数,而各种wait函数都能改变errno。)

可重入函数列表:
_exit()、 access()、alarm()、cfgetispeed()、cfgetospeed()、cfsetispeed()、cfsetospeed ()、chdir()、chmod()、chown()、close()、creat()、dup()、dup2()、execle()、 execve()、fcntl()、fork()、fpathconf ()、fstat()、fsync()、getegid()、 geteuid()、getgid()、getgroups()、getpgrp()、getpid()、getppid()、getuid()、 kill()、link()、lseek()、mkdir()、mkfifo()、 open()、pathconf()、pause()、pipe()、raise()、read()、rename()、rmdir()、setgid ()、setpgid()、setsid()、setuid()、 sigaction()、sigaddset()、sigdelset()、sigemptyset()、sigfillset()、 sigismember()、signal()、sigpending()、sigprocmask()、sigsuspend()、sleep()、 stat()、sysconf()、tcdrain()、tcflow()、tcflush()、tcgetattr()、tcgetpgrp()、 tcsendbreak()、tcsetattr()、tcsetpgrp()、time()、times()、 umask()、uname()、unlink()、utime()、wait()、waitpid()、write()。

书上关于信号处理程序中调用不可重入函数的例子:
#include
#include
#include
static void func(int signo)
{
    struct passwd rootptr;
    if( ( rootptr = getpwnam( "root" ) ) == NULL )
    {
        err_sys( "getpwnam error" );
    }
    signal(SIGALRM,func);
    alarm(1);
}
int main(int argc, char
* argv)
{
    signal(SIGALRM,func);
    alarm(1);
    for(;;)
    {
        if( ( ptr = getpwnam("sar") ) == NULL )
        {
            err_sys( "getpwnam error" );
        }
    }
    return 0;
}
signal了一个SIGALRM,而后设置一个定时器,在for函数运行期间的某个时刻,也许就是在getpwnam函数运行期间,相应信号发生中断,进入信号处理函数func,在运行func期间又收到alarm发出的信号,getpwnam可能再次中断,这样就很容易发生不可预料的问题。

 

不可重入函数不可以在它还没有返回就再次被调用。例如printf,malloc,free等都是不可重入函数。因为中断可能在任何时候发生,例如在printf执行过程中,因此不能在中断处理函数里调用printf,否则printf将会被重入。 

函数不可重入大多数是因为在函数中引用了全局变量。例如,printf会引用全局变量stdout,malloc,free会引用全局的内存分配表。
个人理解:如果中断发生的时候,当运行到printf的时候,假设发生了中断嵌套,而此时stdout资源被占用,所以第二个中断printf等待第一个中断的stdout资源释放,第一个中断等待第二个中断返回,造成了死锁,不知这样理解对不对。
 
 
不可重入函数指的是该函数在被调用还没有结束以前,再次被调用可能会产生错误。可重入函数不存在这样的问题。
不可重入函数在实现时候通常使用了全局的资源,在多线程的环境下,如果没有很好的处理数据保护和互斥访问,就会发生错误。
常见的不可重入函数有:
printf --------引用全局变量stdout
malloc --------全局内存分配表
free    --------全局内存分配表
在unix里面通常都有加上_r后缀的同名可重入函数版本。如果实在没有,不妨在可预见的发生错误的地方尝试加上保护锁同步机制等等。

重入一般可以理解为一个函数在同时多次调用,例如操作系统在进程调度过程中,或者单片机、处理器等的中断的时候会发生重入的现象。
一般浮点运算都是由专门的硬件来完成,举个例子假设有个硬件寄存器名字叫做FLOAT,用来计算和存放浮点数的中间运算结果
假设有这么个函数
void fun()
{
//...这个函数对FLOAT寄存器进行操作
}
假如第一次执行,有个对浮点数操作运算的结果临时存在FLOAT寄存器中,而就在这时被中断了,而中断函数或者另一个进程也调用fun函数,这时第二次调用的fun函数在执行的过程中就会破坏第一次FLOAT寄存器中的结果,这样当返回到第一次fun函数的时候,结果就不正确了。

可以把fun函数理解为printf()函数。
赞同

(转)可重入和不可重入
2011-10-04 21:38
这种情况出现在多任务系统当中,在任务执行期间捕捉到信号并对其进行处理时,进程正在执行的指令序列就被信号处理程序临时中断。如果从信号处理程序返回,则继续执行进程断点处的正常指令序列,从重新恢复到断点重新执行的过程中,函数所依赖的环境没有发生改变,就说这个函数是可重入的,反之就是不可重入的。
众所周知,在进程中断期间,系统会保存和恢复进程的上下文,然而恢复的上下文仅限于返回地址,cpu寄存器等之类的少量上下文,而函数内部使用的诸如全局或静态变量,buffer等并不在保护之列,所以如果这些值在函数被中断期间发生了改变,那么当函数回到断点继续执行时,其结果就不可预料了。打个比方,比如malloc,将如一个进程此时正在执行malloc分配堆空间,此时程序捕捉到信号发生中断,执行信号处理程序中恰好也有一个malloc,这样就会对进程的环境造成破坏,因为malloc通常为它所分配的存储区维护一个链接表,插入执行信号处理函数时,进程可能正在对这张表进行操作,而信号处理函数的调用刚好覆盖了进程的操作,造成错误。
满足下面条件之一的多数是不可重入函数:
(1)使用了静态数据结构;
(2)调用了malloc或free;
(3)调用了标准I/O函数;标准io库很多实现都以不可重入的方式使用全局数据结构。
(4)进行了浮点运算.许多的处理器/编译器中,浮点一般都是不可重入的 (浮点运算大多使用协处理器或者软件模拟来实现。

1) 信号处理程序A内外都调用了同一个不可重入函数B;B在执行期间被信号打断,进入A (A中调用了B),完事之后返回B被中断点继续执行,这时B函数的环境可能改变,其结果就不可预料了。
2) 多线程共享进程内部的资源,如果两个线程A,B调用同一个不可重入函数F,A线程进入F后,线程调度,切换到B,B也执行了F,那么当再次切换到线程A时,其调用F的结果也是不可预料的。
在信号处理程序中即使调用可重入函数也有问题要注意。作为一个通用的规则,当在信号处理程序中调用可重入函数时,应当在其前保存errno,并在其后恢复errno。(因为每个线程只有一个errno变量,信号处理函数可能会修改其值,要了解经常被捕捉到的信号是SIGCHLD,其信号处理程序通常要调用一种wait函数,而各种wait函数都能改变errno。)

可重入函数列表:
_exit()、 access()、alarm()、cfgetispeed()、cfgetospeed()、cfsetispeed()、cfsetospeed ()、chdir()、chmod()、chown()、close()、creat()、dup()、dup2()、execle()、 execve()、fcntl()、fork()、fpathconf ()、fstat()、fsync()、getegid()、 geteuid()、getgid()、getgroups()、getpgrp()、getpid()、getppid()、getuid()、 kill()、link()、lseek()、mkdir()、mkfifo()、 open()、pathconf()、pause()、pipe()、raise()、read()、rename()、rmdir()、setgid ()、setpgid()、setsid()、setuid()、 sigaction()、sigaddset()、sigdelset()、sigemptyset()、sigfillset()、 sigismember()、signal()、sigpending()、sigprocmask()、sigsuspend()、sleep()、 stat()、sysconf()、tcdrain()、tcflow()、tcflush()、tcgetattr()、tcgetpgrp()、 tcsendbreak()、tcsetattr()、tcsetpgrp()、time()、times()、 umask()、uname()、unlink()、utime()、wait()、waitpid()、write()。

书上关于信号处理程序中调用不可重入函数的例子:
#include
#include
#include
static void func(int signo)
{
struct passwd rootptr;
if( ( rootptr = getpwnam( "root" ) ) == NULL )
{
err_sys( "getpwnam error" );
}
signal(SIGALRM,func);
alarm(1);
}
int main(int argc, char* argv)
{
signal(SIGALRM,func);
alarm(1);
for(;;)
{
if( ( ptr = getpwnam("sar") ) == NULL )
{
err_sys( "getpwnam error" );
}
}
return 0;
}
signal了一个SIGALRM,而后设置一个定时器,在for函数运行期间的某个时刻,也许就是在getpwnam函数运行期间,相应信号发生中断,进入信号处理函数func,在运行func期间又收到alarm发出的信号,getpwnam可能再次中断,这样就很容易发生不可预料的问题。

不可重入函数不可以在它还没有返回就再次被调用。例如printf,malloc,free等都是不可重入函数。因为中断可能在任何时候发生,例如在printf执行过程中,因此不能在中断处理函数里调用printf,否则printf将会被重入。

函数不可重入大多数是因为在函数中引用了全局变量。例如,printf会引用全局变量stdout,malloc,free会引用全局的内存分配表。
个人理解:如果中断发生的时候,当运行到printf的时候,假设发生了中断嵌套,而此时stdout资源被占用,所以第二个中断printf等待第一个中断的stdout资源释放,第一个中断等待第二个中断返回,造成了死锁,不知这样理解对不对。

不可重入函数指的是该函数在被调用还没有结束以前,再次被调用可能会产生错误。可重入函数不存在这样的问题。
不可重入函数在实现时候通常使用了全局的资源,在多线程的环境下,如果没有很好的处理数据保护和互斥访问,就会发生错误。
常见的不可重入函数有:
printf --------引用全局变量stdout
malloc --------全局内存分配表
free --------全局内存分配表
在unix里面通常都有加上_r后缀的同名可重入函数版本。如果实在没有,不妨在可预见的发生错误的地方尝试加上保护锁同步机制等等。

生产者在调用malloc分配的内存,在lock前是和消费者不相关的,并没有放到链表里,消费者是无法访问到的,不会产生资源竞争问题。
同理消费者在free时,那个内存已经从链表里删除了,生产者也无法访问到那块内存,也不存在资源竞争问题。
所以例子没有问题。
其实这里不是重入问题,是一个互斥问题,资源竞争!
重入是同一个函数多次调用,你这里是两个函数consumer和producer对同一个链表访问,简单的互斥问题

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