调试经验－－线程安全

    有一次调试程序，遇到一个bug，怎么也分析不清楚问题，最后通过一步步的打印信息跟踪分析，竟然发现问题出在调用的C语言库函数中！

    当时是在调试网络对时功能（ntp），对时之后，设置系统时间，并且写入实时时钟（RTC）。具体逻辑在这里就不说明了，问题的核心就在于程序中有两个线程都调用了localtime()函数。该函数形式如下：
 struct tm *localtime(const time_t *clock);
其返回的值是一个指针，指针指向的对象是一个静态变量！a线程调用localtime()，获得指向tm对象的指针；b线程也调用一次localtime()，则其值变化；此时a线程使用其返回值进行判断，获得错误结果！！！

    这个事情对我是一个警醒：通常在一次bug寻找过程中，我对于遇到的问题，首先是考虑自己新添加的代码是否有问题，然后是怀疑近期别人的代码是否有问题，再然后是怀疑是否早期提交的代码就隐含有问题。我很少怀疑到C语言库函数有问题！

    由于这个问题，我重点关注了下线程安全与可重入的相关资料，记录如下，为以后备查：

 

   线程安全与可重入

    C  run-time library里面的一些函数使用了全局变量和静态变量，是多线程不安全函数。

   我们的代码中使用的线程不安全函数如下： 

asctime,gethostbyname,getnetbyname,inet_ntoa,localtime,readdir,strerror

 其中localtime()有时会导致严重问题，导致程序逻辑判断错误。
解决办法，使用相应的线程安全的localtime_r()，其调用形式如下：
struct tm* localtime_r( const time_t* timer, struct tm* result );
其中第二个参数 result 指向用户申请好的tm对象，返回值指针也指向同一个对象，从而避免了指向C库内同一个静态tm对象的问题。

 
判断一个函数是否线程安全不是一件很容易的事情。但是我们可以通过下面这几条确定一个函数是线程不安全的。

a, 函数中访问全局变量和堆。
b, 函数中分配，重新分配释放全局资源。
c, 函数中通过句柄和指针的不直接访问。
d, 函数中使用了其他线程不安全的函数或者变量。

因此在编写线程安全函数时，要注意两点：

1, 减少对临界资源的依赖，尽量避免访问全局变量，静态变量或其它共享资源，如果必须要使用共享资源，所有使用到的地方必须要进行互斥锁 (Mutex) 保护；
2, 线程安全的函数所调用到的函数也应该是线程安全的，如果所调用的函数不是线程安全的，那么这些函数也必须被互斥锁 (Mutex) 保护；

 

一个函数想要成为可重入的函数，必须满足下列要求：

a) 不能使用静态或者全局的非常量数据；
b) 不能够返回地址给静态或者全局的非常量数据；
c) 函数使用的数据由调用者提供；
d) 不能够依赖于单一资源的锁；
e) 不能够调用非可重入的函数。 

 

如果一个函数是可重入的，那么它肯定是线程安全的。但反之未然，一个函数是线程安全的，却未必是可重入的。程序开发人员应该尽量编写可重入的函数。