关于线程和不可重入函数的问题，谢谢各位前辈的帮助！

Question

 #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。

Answer 1

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。