靈活運(yùn)用Unix 線程知識(shí)
今天我們來(lái)學(xué)習(xí)用Unix 線程的知識(shí)來(lái)解決問(wèn)題。在 UNIX 編程中，我們會(huì)經(jīng)常使用系統(tǒng)調(diào)用來(lái)完成期望的功能；而與此同時(shí)，我們也需要付出大段的代碼來(lái)檢測(cè)、輸出錯(cuò)誤和其他意外情況。
Unix 線程安全是為了避免數(shù)據(jù)競(jìng)爭(zhēng)或者數(shù)據(jù)設(shè)置的正確性依賴于多個(gè)Unix 線程修改數(shù)據(jù)的順序。假設(shè)你的代碼所在的進(jìn)程中有多個(gè)Unix 線程在同時(shí)運(yùn)行，而這些線程可能會(huì)同時(shí)運(yùn)行這段代碼。如果每次運(yùn)行結(jié)果和單線程運(yùn)行的結(jié)果是一樣的，而且其他的變量的值也和預(yù)期的是一樣的，就是Unix 線程安全的。
Unix 線程的使用中以下是系統(tǒng)調(diào)用失敗的可能原因：
系統(tǒng)可能出現(xiàn)資源短缺或者程序使用的資源可能超過(guò)系統(tǒng)為單個(gè)程序規(guī)定的上限。常見(jiàn)的情況有：程序可能?chē)L試分配大量?jī)?nèi)存，或者同時(shí)打開(kāi)很多文件等。
程序執(zhí)行操作時(shí)，可能會(huì)由于權(quán)限不足而被系統(tǒng)阻止。例如，程序可能會(huì)試圖寫(xiě)一個(gè)只讀的文件，或者企圖訪問(wèn)其他進(jìn)程的內(nèi)存空間。 傳入系統(tǒng)調(diào)用的參數(shù)可能無(wú)效，原因可能是用戶提供無(wú)效輸入或者程序本身的 bug。例如，程序可能會(huì)傳入一個(gè)無(wú)效的內(nèi)存地址或者無(wú)效的文件描述符。
系統(tǒng)調(diào)用還有可能因?yàn)槌绦蛑獾脑虺鲥e(cuò)。系統(tǒng)調(diào)用訪問(wèn)硬件的時(shí)候經(jīng)常會(huì)有這種情況發(fā)生。設(shè)備可能會(huì)出現(xiàn)異常錯(cuò)誤或者不支持特定的操作，或者可能會(huì)出現(xiàn)磁盤(pán)沒(méi)有插入驅(qū)動(dòng)器中的情況出現(xiàn)。 系統(tǒng)調(diào)用有的時(shí)候會(huì)被外部事件 ( 如信號(hào)等 ) 中斷。這可能不代表真正的調(diào)用失敗，但是如果有必要，程序應(yīng)當(dāng)重新嘗試執(zhí)行系統(tǒng)調(diào)用。
對(duì)于函數(shù)來(lái)說(shuō)，在多Unix 線程或有異常控制流的情況下 , 當(dāng)某個(gè)函數(shù)運(yùn)行到中途時(shí) , 控制流 ( 也就是當(dāng)前指令序列 ) 就有可能被打斷而去執(zhí)行另一個(gè)函數(shù)。而這個(gè)函數(shù)很有可能是它本身。如果在這種情況下不會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題 , 比如說(shuō)數(shù)據(jù)或狀態(tài)不會(huì)被破壞，行為確定。那么這個(gè)函數(shù)就被稱做 " 可重入 " 的。
在多Unix 線程編程中，有兩種方法使庫(kù)函數(shù)可以保證其安全。一個(gè)是簡(jiǎn)單的將合適的代碼使用互斥鎖包起來(lái)，這樣可以保證同時(shí)只有一個(gè)線程執(zhí)行這一段例程。雖然這種方法大部分情況下都能奏效，但是它的性能卻非常糟糕。而且對(duì)于諸如 strtok 函數(shù)，該方法就完全不能工作了，因此很多 UNIX 系統(tǒng)都存在 _r 的接口函數(shù)。
另一個(gè)更好的辦法是確保庫(kù)函數(shù)可以同時(shí)在多個(gè)Unix 線程情況下安全的執(zhí)行。這里指的不僅僅是帶有后綴 _r 的可重入對(duì)等函數(shù)；畢竟可重入和線程安全（Thread-Safe）是兩個(gè)不同的概念：可重入函數(shù)一定是Unix 線程安全的；線程安全的函數(shù)可能是重入的，也可能是不重入的；Unix 線程不安全的函數(shù)一定是不可重入的。所以諸如 malloc，free 等函數(shù)也在此列，屬于Unix 線程安全的庫(kù)函數(shù)。
當(dāng)然，如果你在單線程應(yīng)用程序中使用Unix 線程安全函數(shù)會(huì)在一定程度上降低性能，所以盡量避免在單線程應(yīng)用程序中使用它們。
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