[Linux]不可重入函數

一、概述

怎么會有可重入和不可重入。

在多任務系統下，中斷可能在任務執行的任何時間發生；如果一個函數的執行期間被中斷后，到重新恢復到斷點進行執行的過程中，函數所依賴的環境沒有發生改變，那么這個函數就是可重入的，否則就不可重入。

在中斷前后不都要保存和恢復上下文嗎，怎么會出現函數所依賴的環境發生改變了呢？

我們知道中斷時確實保存一些上下文，但是僅限於返回地址，cpu寄存器等之類的少量上下文，而函數內部使用的諸如全局或靜態變量，buffer等並不在保護之列，所以如果這些值在函數被中斷期間發生了改變，那么當函數回到斷點繼續執行時，其結果就不可預料了。

滿足下面條件之一的多數是不可重入函數：

(1)使用了靜態數據結構;

(2)調用了malloc或free;

(3)調用了標准I/O函數;

(4)進行了浮點運算.

malloc/free是不可重入的，它們使用了全局變量來指向空閑區；

標准I/O庫的很多實現都使用了全局數據結構;

許多的處理器/編譯器中，不可重入的 (浮點運算大多使用協處理器或者軟件模擬來實現)。

在信號處理程序及多線程編程時，要特別注意。

考慮這種情況：

1) 信號處理程序A內外都調用了同一個不可重入函數B；B在執行期間被信號打斷，進入A (A中調用了B),完事之后返回B被中斷點繼續執行，這時B函數的環境可能改變，其結果就不可預料了。

2) 多線程共享進程內部的資源，如果兩個線程A，B調用同一個不可重入函數F，A線程進入F后，線程調度，切換到B，B也執行了F，那么當再次切換到線程A時，其調用F的結果也是不可預料的。

在信號處理程序中即使調用可重入函數也有問題要注意。作為一個通用的規則，當在信號處理程序中調用可重

入函數時，應當在其前保存errno，並在其后恢復errno。(要了解經常被捕捉到的信號是SIGCHLD，其信號處理程序通常要調用一種wait函數，而各種wait函數都能改變errno。)

 

二、實例

給出一段程序，這段程序從信號處理程序my_alarm調用非可重入函數getpwnam，而my_alarm每秒被調用一次。在該程序中調用alarm函數使得每秒產生一次SIGALRM信號。

 

#include <stdio.h>
#include <pwd.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
#include <signal.h>

static void my_alarm(int signo){
    struct passwd * rootptr;

    printf("in signal handler\n");
    if((rootptr = getpwnam("root")) == NULL){
        fprintf(stderr, "getpwnam(root) error\n");
    }
    alarm(1);
}

int main(void){
    struct passwd *ptr;

    signal(SIGALRM, my_alarm);
    alarm(1);
    for(;;){
        if((ptr = getpwnam("ives")) == NULL){
            fprintf(stderr, "getpwnam(ives) error\n");
        }
        if(strcmp(ptr->pw_name, "ives") != 0){
            printf("return value corrupted!, pw_name = %s\n", ptr->pw_name);
        }
    }
}

在大多數系統下，該代碼不會正常工作，只會輸出一串"in signal handler"就阻塞在那里不再運行。