线程安全和可重入函数

在多线程或有异常控制流的情况下,当某个函数运行到中途时,控制流(也就是当前指令序列)就有可能被打断而去执行另一个函数.而"另一个函数"很有可能是它本身.

如果在这种情况下不会出现问题,比如说数据或状态不会被破坏，行为确定。那么这个函数就被称做"可重入"的.

补充：

函数是可重入（reentrant）的，是指对于相同的（并且合法的）函数参数（包括无参函数的情况），多次调用此函数产生的行为是可预期的，即函数的行为一致，或者结果相同。不能保证这一点的函数称为不可重入（non-reentrant）函数。

可重入和线程安全（Thread-Safe）是两个不同的概念：可重入函数一定是线程安全的；线程安全的函数可能是重入的，也可能是不重入的；线程不安全的函数一定是不可重入的。

可重入函数：     Reentrant Function
线程安全函数：   Thread-Safe Function
可重入和线程安全不是一个概念。
可重入 => 线程安全

可重入函数要解决的问题是，不在函数内部使用静态或全局数据，不返回静态或全局数据，也不调用不可重入函数。

线程安全函数要解决的问题是，多个线程调用函数时访问资源冲突。

函数如果使用静态变量，通过加锁后可以转成线程安全函数，但仍然有可能不是可重入的，比如strtok。

strtok是既不可重入的，也不是线程安全的。

加锁的strtok不是可重入的，但线程安全。

而strtok_r既是可重入的，也是线程安全的。
3. reentrant函数与thread safe函数的区别

reentrant函数与是不是多线程无关,如果是reentrant函数,那么要求即使是同一个进程(或线程)同时多次进入该函数时,该函数仍能够正确的运作.
该要求还蕴含着,如果是在多线程环境中,不同的两个线程同时进入该函数时,该函数也能够正确的运作.

thread safe函数是与多线程有关的,它只是要求不同的两个线程同时对该函数的调用在逻辑上是正确的.

从上面的说明可以看出,reentrant的要求比thread safe的要求更加严格.reentrant的函数必是thread safe的,而thread safe的函数
未必是reentrant的

结论:
1. reentrant是对函数相当严格的要求,绝大部分函数都不是reentrant的(APUE上有一个reentrant函数
的列表).
什么时候我们需要reentrant函数呢?只有一个函数需要在同一个线程中需要进入两次以上,我们才需要
reentrant函数.这些情况主要是异步信号处理,递归函数等等.(non-reentrant的递归函数也不一定会
出错,出不出错取决于你怎么定义和使用该函数). 大部分时候,我们并不需要函数是reentrant的.

2. 在多线程环境当中,只要求多个线程可以同时调用一个函数时,该函数只要是thread safe的就可以了.
我们常见的大部分函数都是thread safe的,不确定的话请查阅相关文档.

3. reentrant和thread safe的本质的区别就在于,reentrant函数要求即使在同一个线程中任意地进入两次以上,
也能正确执行.

大家常用的malloc函数是一个典型的non-reentrant但是是thread safe函数,这就说明,我们可以方便的
在多个线程中同时调用malloc,但是,如果将malloc函数放入信号处理函数中去,这是一件很危险的事情.

4. reentrant函数肯定是thread safe函数,也就是说,non thread safe肯定是non-reentrant函数
不能简单的通过加锁,来使得non-reentrant函数变成 reentrant函数

"使用的全局变量的函数也不一定是不可重入的。"这句是正确的,只要正确使用就可以了,
但是不使用全局变量是写可重入函数的简单方法.

"调用了不可重入函数的函数不一定是不可重入的。"这句是不对的,
因为你无法保证被调用的不可重入函数部分不被重入

这个例子非常好，线程安全但不是可重入的：

int length = 0;
char *s = NULL;

// Note: Since strings end with a 0, if we want to
// add a 0, we encode it as "\0", and encode a
// backslash as "\\".

// WARNING! This code is buggy - do not use!

void AddToString(int ch)
{
  EnterCriticalSection(&someCriticalSection);
  // +1 for the character we're about to add
  // +1 for the null terminator
  char *newString = realloc(s, (length+1) * sizeof(char));
  if (newString) {
    if (ch == '\0' || ch == '\\') {
      AddToString('\\'); // escape prefix
    }
    newString[length++] = ch;
    newString[length] = '\0';
    s = newString;
  }
  LeaveCriticalSection(&someCriticalSection);
}