一、可重入函數

1、何為重入？

假設進程的住控制流程此刻正在調用 foo 函數，就在 foo 函數剛執行到一半的時候，內核向進程遞送了信號 a；假設進程對信號 a 做了捕獲，那麼此時流程將轉入信號 a 的處理函數 siga，而 siga 函數在執行過程中也調用了 foo 函數。於是 foo 函數中的代碼又被執行，剛執行到一半，內核又遞送給了信號 b。假設進程對信號 b 也做了捕獲，並用 sigb 函數來處理，而在 sigb 函數中同樣調用了 foo 函數。

注意，此時的 foo 函數已被重入 3 次，假設該函數中包含了對全局變量、靜態變量、磁盤文件等共享型資源的訪問，其結果將會如何？數據的一致性和安全性如何得到保證？

2、編寫可重入函數

編寫參與信號處理的函數（比如前例中的 foo 函數）時必須要注意，不要對進程在中斷時所做的事情做任何假設。尤其是在對全局變量、靜態局部變量、磁盤文件這些帶有共享特性的對象做寫操作的時候，必須要謹慎。當然，如果能夠不碰或者只讀這些全部對象，那當然再好也沒有。

可重入函數是指可以安全地調用自身（從信號處理中或從其它線程中）的函數。為了使函數可重入，函數決不能操作靜態數據，只訪問在棧裡分配的數據和調用者提供的數據，同時也不得調用任何不可重入的函數。

注意，編寫可重入函數時，若使用全局變量，則應通過關中斷、信號量（即P、V操作）等手段對其加以保護。

若對所使用的全局變量不加以保護，則此函數就不具有可重入性，即當多個進程調用此函數時，很有可能使有關全局變量變為不可知狀態。

3、可重入函數

Single UNIX Specification 說明了在信號處理程序中保證調用安全的函數。這些函數時可重入的並被稱為異步信號安全的。除了可重入之外，在信號處理操作期間，它會阻塞任何會引起不一致的信號發送。

下圖列出了異步信號安全的函數，即可重入函數：

4、示例說明

參看：使用可重入函數進行更安全的信號處理

假設Exam是int型全局變量，函數Square_Exam返回Exam平方值。那麼如下函數不具有可重入性。

unsigned int example( int para )

{

unsigned int temp;

Exam = para; // （**）

temp = Square_Exam( );

return temp;

}

此函數若被多個進程調用的話，其結果可能是未知的，因為當（**）語句剛執行完後，另外一個使用本函數的進程可能正好被激活，那麼當新激活的進程執行到此函數時，將使Exam賦與另一個不同的para值，所以當控制重新回到“temp = Square_Exam( )”後，計算出的temp很可能不是預想中的結果。此函數應如下改進。

unsigned int example( int para )

{

unsigned int temp;

[申請信號量操作] //(1)

Exam = para;

temp = Square_Exam( );

[釋放信號量操作]

return temp;

}

若申請不到“信號量”，說明另外的進程正處於給Exam賦值並計算其平方過程中（即正在使用此信號）,本進程必須等待其釋放信號後，才可繼續執行。若申請到信號，則可繼續執行，但其它進程必須等待本進程釋放信號量後，才能再使用本信號。

保證函數的可重入性的方法：在寫函數時候儘量使用局部變量（例如寄存器、堆棧中的變量），對於要使用的全局變量要加以保護（如採取關中斷、信號量等方法），這樣構成的函數就一定是一個可重入的函數。

5、不可重入

在實時系統的設計中，經常會出現多個任務調用同一個函數的情況。如果這個函數被設計成為不可重入的函數的話，那麼不同任務調用這個函數時可能修改其他任務用到的數據，從而導致不可預料的後果。那麼什麼是可重入函數呢？

所謂可重入函數是指一個可以被多個任務調用的函數(過程)，任務在調用時不必擔心數據是否會出錯。不可重入函數在實時系統設計中被視為不安全函數。

滿足下列條件的函數多數是不可重入的：

1) 函數體內使用了靜態的數據結構；

2) 函數體內調用了malloc()或者free()函數；

3) 函數體內調用了標準I/O函數。

下面舉例加以說明。

A. 可重入函數

void strcpy(char *lpszDest, char *lpszSrc) {

while(*lpszDest++=*lpszSrc++);

*dest=0;

}

B. 不可重入函數1

char cTemp;//全局變量

void SwapChar1(char *lpcX, char *lpcY) {

cTemp=*lpcX;

*lpcX=*lpcY;

lpcY=cTemp;//訪問了全局變量

}

C. 不可重入函數2

void SwapChar2(char *lpcX,char *lpcY) {

static char cTemp;//靜態局部變量

cTemp=*lpcX;

*lpcX=*lpcY;

lpcY=cTemp;//使用了靜態局部變量

}

二、SIGCHLD 語義

正如上一篇信號中說，無論一個進程是正常終止還是異常終止，都會通過系統內核向其父進程發送 SIGCHLD (17) 信號。父進程完全可以在針對 SIGCHLD (17) 信號的信號處理函數中，異步地回收子進程的殭屍，簡潔而又高效。

1、示例說明

#include <stdio.h>

#include <signal.h>

#include <stdlib.h>

#include <errno.h>

void sigchld (int signum)

{

for (;;)

{

pid_t pid = waitpid (-1, NULL, WNOHANG);

if (pid == -1)

{

if (errno != ECHILD)

{

perror ("wait"), exit (1);

}

printf ("子進程都死光了\\n");

break;

}

if (!pid)

break;

printf ("%d子進程終止\\n", pid);

}

}

int main (void)

{

if (signal (SIGCHLD, sigchld) == SIG_ERR)

perror ("signal"), exit (1);

sleep (10);

pid_t pid1 = fork ();

if (pid1 == -1)

perror ("fork"), exit (1);

else if (pid1 == 0)

{

printf ("這是子進程 pid = %d", getpid ());

printf ("父進程的 ppid = %d\\n", getppid ());

}

else

{

sleep (10); //可以保證子進程先被調度

printf ("這是父進程 ppid = %d\\n", getpid ());

}

return 0;

}

在一個終端輸出結果：

這是子進程 pid = 3653父進程的 ppid = 3635

3653子進程終止

子進程都死光了

這是父進程 ppid = 3635

在另個一個終端查看

# ps -C a.out -o ppid,pid,stat,cmd

PPID PID STAT CMD

3486 3635 S+ ./a.out

2、示例解析

使用具有非阻塞特性的 waitpid 函數。在一個循環過程中回收儘可能多的殭屍。

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