Linux/Unix编程中的线程安全问题

线程主要由控制流程和资源使用两部分构成，因此一个不得不面对的问题就是对共享资源的访问。为了确保资源得到正确的使用，开发人员在设计编写程序时需要考虑避免竞争条件和死锁，需要更多地考虑使用线程互斥变量。

判断一个函数是否线程安全不是一件很容易的事情。但是读者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；

除了线程安全还有一个很重要的概念就是 可重入(Re-entrant)，所谓可重入，即：当一个函数在被一个线程调用时，可以允许被其他线程再调用。显而易见，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。

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

因为多线程技术和线程安全概念出现得相对较晚，所以 POSIX规范中收纳的一些函数并不符合线程安全要求。

下表是 UNIX环境高级编程列出 POSIX.1规范中的非线程安全的函数：

asctime	ecvt	gethostent	getutxline	putc_unlocked
basename	encrypt	getlogin	gmtime	putchar_unlocked
catgets	endgrent	getnetbyaddr	hcreate	putenv
crypt	endpwent	getnetbyname	hdestroy	pututxline
ctime	endutxent	getopt	hsearch	rand
dbm_clearerr	fcvt	getprotobyname	inet_ntoa	readdir
dbm_close	ftw	getprotobynumber	L64a	setenv
dbm_delete	getcvt	getprotobynumber	lgamma	setgrent
dbm_error	getc_unlocked	getprotoent	lgammaf	setkey
dbm_fetch	getchar_unlocked	getpwent	lgammal	setpwent
dbm_firstkey	getdate	getpwnam	localeconv	setutxent
dbm_nextkey	getenv	getpwuid	lrand48	strerror
dbm_open	getgrent	getservbyname	mrand48	strtok
dbm_store	getgrgid	getservbyport	nftw	ttyname
dirname	getgrnam	getservent	nl_langinfo	unsetenv
dlerror	gethostbyaddr	getutxent	ptsname	wcstombs
drand48	gethostbyname	getutxid	ptsname	ectomb

目前大部分上述函数目前已经有了对应的线程安全版本的实现，例如：针对 getpwnam的 getpwnam_r()，( 这里的 _r表示可重入 (reentrant)，如前所述，可重入的函数都是线程安全的）。在多线程软件开发中，如果需要使用到上所述函数，应优先使用它们对应的线程安全版本。而对于某些没有线程安全版本的函数，开发人员可按自己需要编写线程安全版本的实现。