Linux多线程编程问题[归类].pdf

在Linux多线程编程中，面临的一个主要挑战是线程重入问题，这主要源于早期UNIX系统设计时未充分考虑线程环境，许多库函数使用全局或静态数据，导致线程安全问题。以下是对这个问题的详细阐述： 1. **线程重入与`errno`问题**： - `errno`是一个全局变量，用于存储系统调用或库函数执行出错时的错误代码。在多线程环境中，如果不进行特殊处理，多个线程可能会同时修改`errno`，造成错误信息的混乱。 - 为解决`errno`的线程安全问题，Linux引入了`__errno_location()`函数，使得每个线程都有自己独立的`errno`副本。在编译时使用`-D_REENTRANT`标志，可以启用这个功能，避免线程间的重入问题。同时，`-pthread`选项不仅启用`-D_REENTRANT`，还会调整某些多线程环境下的优化，确保其在多线程程序中正确工作。 2. **其他类似`errno`的变量**： - 类似`errno`，`h_errno`在DNS解析中也有同样的问题。它用于`gethostbyXX`系列函数，同样需要线程安全处理。 3. **库函数的重入性**： - **可重入函数**：stdio函数是可重入的，因为它们内部会调用`flockfile()`进行锁定。此外，stdio提供了不锁定的（非重入）函数，如以`_unlock`结尾的函数。通过控制锁定，可以确保stdio操作的互斥。 - **返回动态分配数据的函数**：如`getaddrinfo`、`malloc`、`strdup`等，这些函数返回的指针需要用户手动释放，因此通常可以安全地在多线程环境中使用。 - **不可重入函数**：那些返回与输入参数无关的数据且无需释放的函数，如`gmtime`、`ntoa`、`gethostbyname`等，通常是不可重入的，因为它们可能依赖全局状态。 4. **识别重入问题**： - 识别不可重入函数的规则包括检查函数是否返回静态缓冲区，返回动态分配的数据，或依赖全局状态等。例如，返回静态缓冲区的函数是不能重入的，而返回动态内存的函数通常可以重入。 5. **多线程编程注意事项**： - 当编写多线程程序时，必须确保线程安全。对于使用全局或静态数据的库函数，应使用锁或其他同步机制来保护共享资源。 - 在选择库时，要检查它们是否为线程安全设计。对于未声明线程安全的库，需要自行处理线程重入问题。 - 使用`readelf -s`命令可以查看库中的符号，检查是否使用了`__errno_location()`等线程安全的实现。 总结来说，Linux多线程编程中，理解和处理线程重入问题至关重要。正确使用线程安全的库函数，以及在必要时引入锁和同步机制，可以确保程序在多线程环境中的正确运行。开发者在编写或使用库时，需要时刻关注线程安全，以避免潜在的问题。