UNIX编程专题-可重入函数和不可重入函数

前端之家收集整理的这篇文章主要介绍了UNIX编程专题-可重入函数和不可重入函数前端之家小编觉得挺不错的,现在分享给大家,也给大家做个参考。

1.可重入函数和不可重入函数(转自百度百科)

可重入函数主要用于多任务环境中,一个可重入的函数简单来说就是可以被中断的函数,也就是说,可以在这个函数执行的任何时刻中断它,转入OS调度下去执行另外一段代码,而返回控制时不会出现什么错误;而不可重入的函数由于使用了一些系统资源,比如全局变量区,中断向量表等,所以它如果被中断的话,可能会出现问题,这类函数是不能运行在多任务环境下的。

可重入函数也可以这样理解,重入即表示重复进入,首先它意味着这个函数可以被中断,其次意味着它除了使用自己栈上的变量以外不依赖于任何环境(包括static),这样的函数就是purecode(纯代码)可重入,可以允许有多个该函数的副本在运行,由于它们使用的是分离的栈,所以不会互相干扰。如果确实需要访问全局变量包括static),一定要注意实施互斥手段。可重入函数在并行运行环境中非常重要,但是一般要为访问全局变量付出一些性能代价。

注意事项:

  • 编写可重入函数时,若使用全局变量,则应通过关中断、信号量(即P、V操作)等手段对其加以保护。
假设Exam是int型 全局变量函数Square_Exam返回Exam平方值。那么如下函数不具有可重入性。
unsigned int example( int para )
{
unsigned int temp;
Exam = para; // (**)
temp = Square_Exam( );
return temp;
}
函数若被多个进程调用的话,其结果可能是未知的,因为当(**)语句刚执行完后,另外一个使用本函数的进程可能正好被激活,那么当新激活的进程执行到此函数时,将使Exam赋与另一个不同的para值,所以当控制重新回到“temp = Square_Exam( )”后,计算出的temp很可能不是预想中的结果。此函数应如下改进。
unsigned int example( int para )
{
unsigned int temp;
[申请 信号量操作] //(1)
Exam = para;
temp = Square_Exam( );
[释放信号量操作]
return temp;
}
(1)若申请不到“ 信号量”,说明另外的进程正处于给Exam赋值并计算其平方过程中(即正在使用此信号),本进程必须等待其释放信号后,才可继续执行。若申请到信号,则可继续执行,但其它进程必须等待本进程释放信号量后,才能再使用本信号。
保证函数的可重入性的方法:在写函数时候尽量使用 局部变量(例如寄存器、 堆栈中的变量),对于要使用的 全局变量要加以保护(如采取关中断、信号量等方法)。

实时系统的设计中,经常会出现多个任务调用同一个函数的情况。如果这个函数被设计成为不可重入的函数的话,那么不同任务调用这个函数时可能修改其他任务用到的数据,从而导致不可预料的后果。那么什么是可重入函数呢?所谓可重入函数是指一个可以被多个任务调用函数(过程),任务在调用时不必担心数据是否会出错。不可重入函数在实时系统设计中被视为不安全函数
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

下面举例加以说明。
A. 可重入函数
void strcpy(char *lpszDest,char *lpszSrc) {
while(*lpszDest++=*lpszSrc++);
*dest=0;
}
B. 不可重入函数1
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
}
C. 不可重入函数2
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
}


如何编写可重入的函数
答:在函数体内不访问那些 全局变量,不使用静态 局部变量,坚持只使用局部变量,写出的函数就将是可重入的。如果必须访问全局变量,记住利用互斥 信号量来保护全局变量
如何将一个不可重入的函数改写成可重入的函数
答:把一个不可重入函数变成可重入的唯一方法是用可重入规则来重写它。其实很简单,只要遵守了几条很容易理解的规则,那么写出来的函数就是可重入的。
1) 不要使用全局变量。因为别的代码很可能覆盖这些变量值。
2) 在和硬件发生交互的时候,切记执行类似disinterrupt()之类的操作,就是关闭 硬件中断。完成交互记得打开中断,在有些系列上,这叫做“进入/退出核心”。
3) 不能调用其它任何不可重入的函数
4) 谨慎使用 堆栈。最好先在使用前先OS_ENTER_KERNAL。
堆栈操作涉及 内存分配,稍不留神就会造成益出导致覆盖其他任务的数据,所以,请谨慎使用堆栈!最好别用!很多黑客程序就利用了这一点以便系统执行非法代码从而轻松获得系统控制权。还有一些规则,总之,时刻记住一句话:保证中断是安全的!
实例问题:曾经设计过如下一个函数,在代码检视的时候被提醒有bug,因为这个函数是不可重入的,为什么?
unsigned int sum_int( unsigned int base ) {
unsigned int index;
static unsigned int sum = 0; // 注意,是static类型
for (index = 1; index <= base; index++)
sum += index;
return sum;
}
所谓的函数是可重入的(也可以说是可预测的),即只要输入数据相同就应产生相同的输出。这个函数之所以是不可预测的,就是因为函数中使用了static变量,因为static变量的特征,这样的函数被称为:带“内部 存储器功能的的函数。因此如果需要一个可重入的函数,一定要避免函数中使用static变量,这种函数中的static变量,使用原则是,能不用尽量不用。
将上面的函数修改为可重入的函数,只要将声明sum变量中的static关键字去掉,变量sum即变为一个auto类型的变量,函数即变为一个可重入的函数


2.可重入函数和线程安全函数关系

关于这个问题我看了很多资料以及牛人的博客,众说纷纭。在此表达一下自己的看法(ps:哪位大神看到我说的有问题欢迎指正)
线程安全的不一定可重入,可重入的不一定线程安全,两者没有什么直接关系。
可重入函数不一定是线程安全函数举例
举例:读取文件函数(没有同步机制),它没有加锁,其他线程或进程可能向文件执行写操作,所以不是线程安全。但它是可重入的,很多资料上说,大多执行I/O库的函数不是可重入的,但我举例的情况符合可重入函数的定义,多任务执行相同函数(不管是有执行顺序还是并发,甚至并行),结果可预期,一定不会有歧义,所以应该看做是可重入的。
线程安全函数不一定是可重入函数举例
int function()
{
 mutex_lock();
 ...
 function body  //临界区中使用了慢系统调用,可能被中断
 ...
 mutex_unlock();
}
此种情况下若临界区使用了慢系统调用,可能会被信号中断,此时若得到锁后,刚好被中断,信号处理函数又是调用的自身,则运行到加锁的时候会被阻塞,形成死循环,就不可重入。
原文链接:https://www.f2er.com/bash/392138.html

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