可重入函数与不可重入函数

1.可重入函数

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。

常见的不可重入函数有：

• printf()：引用全局变量 stdout
• malloc()：全局内存分配表
• free()：全局内存分配表

常见的可重入函数有：

#include 
#include 
#include 
#include 
#include 

int g_mysign = 0;

void muNEfunc(int value)
{
    g_mysign = value; // 修改全局变量g_mysign的值
}

// 信号处理函数
void sig_usr(int signo)
{
    muNEfunc(22); // 在sig_user这个信号处理函数里调用muNEfunc()

    if (signo == SIGUSR1)
    {
        printf("收到了SIGUSR1信号!\n");
    }
    else if (signo == SIGUSR2)
    {
        printf("收到了SIGUSR2信号!\n");
    }
    else
    {
        printf("收到了未捕捉的信号%d!\n", signo);
    }
}

int main(int argc, char* const* argv)
{
    // 系统函数，第一个参数是个信号，第二个参数是个函数指针，代表一个针对该信号的捕捉处理函数
    if (signal(SIGUSR1, sig_usr) == SIG_ERR)
    {
        printf("无法捕捉SIGUSR1信号!\n");
    }

    if (signal(SIGUSR2, sig_usr) == SIG_ERR)
    {
        printf("无法捕捉SIGUSR2信号!\n");
    }

    for (;;)
    {
        sleep(1);
        printf("休息1秒\n");
        
        // 如果刚执行完本行，突然来了个信号，则会导致g_mysign被修改为22，而不是15了
        muNEfunc(15);

        printf("g_mysign = %d\n", g_mysign);
    }

    printf("再见!\n");

    return 0;
}
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在写信号处理函数的时候，要注意的事项：

• 在信号处理函数中，尽量使用简单的语句做简单的事情，尽量不要调用系统函数以免引起麻烦；
• 如果必须要在信号处理函数中调用一些系统函数，那么要保证在信号处理函数中调用的系统函数一定是可重入的；
• 如果必须要在信号处理函数中调用那些可能修改 errno 值的可重入的系统函数，那么就得事先备份 errno 值，从信号处理函数返回之前，将 errno 值恢复。

#include 
#include 
#include 
#include 
#include 

int g_mysign = 0;

void muNEfunc(int value)
{
    g_mysign = value; // 修改全局变量g_mysign的值
}

// 信号处理函数
void sig_usr(int signo)
{
    int tmpsign = g_mysign;

    muNEfunc(22); // 在sig_user这个信号处理函数里调用muNEfunc()

    if (signo == SIGUSR1)
    {
        printf("收到了SIGUSR1信号!\n");
    }
    else if (signo == SIGUSR2)
    {
        printf("收到了SIGUSR2信号!\n");
    }
    else
    {
        printf("收到了未捕捉的信号%d!\n", signo);
    }
    
    g_mysign = tmpsign;
}

int main(int argc, char* const* argv)
{
    // 系统函数，第一个参数是个信号，第二个参数是个函数指针，代表一个针对该信号的捕捉处理函数
    if (signal(SIGUSR1, sig_usr) == SIG_ERR)
    {
        printf("无法捕捉SIGUSR1信号!\n");
    }

    if (signal(SIGUSR2, sig_usr) == SIG_ERR)
    {
        printf("无法捕捉SIGUSR2信号!\n");
    }

    for (;;)
    {
        sleep(1);
        printf("休息1秒\n");
        
        muNEfunc(15);

        printf("g_mysign = %d\n", g_mysign);
    }

    printf("再见!\n");

    return 0;
}
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2.不可重入函数的错用演示

malloc() 不是一个可重入函数。

#include 
#include 
#include 
#include 
#include 

// 信号处理函数
void sig_usr(int signo)
{
    if (signo == SIGUSR1)
    {
        printf("收到了SIGUSR1信号!\n");
    }
    else if (signo == SIGUSR2)
    {
        printf("收到了SIGUSR2信号!\n");
    }
    else
    {
        printf("收到了未捕捉的信号%d!\n", signo);
    }
}

int main(int argc, char* const* argv)
{
    // 系统函数，第一个参数是个信号，第二个参数是个函数指针，代表一个针对该信号的捕捉处理函数
    if (signal(SIGUSR1, sig_usr) == SIG_ERR)
    {
        printf("无法捕捉SIGUSR1信号!\n");
    }

    if (signal(SIGUSR2, sig_usr) == SIG_ERR)
    {
        printf("无法捕捉SIGUSR2信号!\n");
    }

    for (;;)
    {
        int* p;
        p = (int *)malloc(sizeof(int));
        free(p);
    }

    printf("再见!\n");

    return 0;
}
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R+ 表示在前台正在运行中，从上图可以看出，能正常接收和处理信号。

#include 
#include 
#include 
#include 
#include 

// 信号处理函数
void sig_usr(int signo)
{
    // 不可重入函数malloc()不能用在信号处理函数中
    int* p;
    p = (int *)malloc(sizeof(int));
    free(p);

    if (signo == SIGUSR1)
    {
        printf("收到了SIGUSR1信号!\n");
    }
    else if (signo == SIGUSR2)
    {
        printf("收到了SIGUSR2信号!\n");
    }
    else
    {
        printf("收到了未捕捉的信号%d!\n", signo);
    }
}

int main(int argc, char* const* argv)
{
    // 系统函数，第一个参数是个信号，第二个参数是个函数指针，代表一个针对该信号的捕捉处理函数
    if (signal(SIGUSR1, sig_usr) == SIG_ERR)
    {
        printf("无法捕捉SIGUSR1信号!\n");
    }

    if (signal(SIGUSR2, sig_usr) == SIG_ERR)
    {
        printf("无法捕捉SIGUSR2信号!\n");
    }

    for (;;)
    {
        int* p;
        p = (int *)malloc(sizeof(int));
        free(p);
    }

    printf("再见!\n");

    return 0;
}
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S+ 表示在前台正在休眠中，不能正常接收和处理信号了。从上图可以看到，一旦在信号处理函数中用了不可重入函数，可能导致程序错乱。

注意：因为兼容性、可靠性等一些历史问题，不建议使用 signal() 函数，建议用 sigaction() 函数代替之。